Ficha Técnica do LED SMD 18-225/S2G6C-A01/3T - Dimensões 1.6x0.8x0.5mm - Tensão 1.75-2.35V - Potência 60mW - Laranja/Verde-Amarelo - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 18-225/S2G6C-A01/3T é um LED de montagem em superfície compacto, projetado para aplicações de alta densidade. É um dispositivo monocromático disponível em duas variantes distintas de chip: o S2 (Laranja Brilhante) e o G6 (Verde-Amarelo Brilhante). A principal vantagem deste componente é o seu tamanho minúsculo, medindo 1.6mm x 0.8mm x 0.5mm, o que permite uma economia significativa de espaço nas PCBs, reduz os requisitos de armazenamento e possibilita o projeto de equipamentos finais menores. A sua construção leve torna-o ainda mais ideal para dispositivos eletrónicos portáteis e miniaturizados.

O LED é embalado em fita de 8mm enrolada num carretel de 7 polegadas de diâmetro, sendo totalmente compatível com equipamentos padrão de montagem automática pick-and-place. Foi concebido para ser utilizado com processos de soldadura por refluxo infravermelho (IR) e em fase de vapor. O produto está em conformidade com normas ambientais e de segurança fundamentais, sendo livre de chumbo (Pb), compatível com RoHS, compatível com o REACH da UE e livre de halogéneos (com Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm e Br+Cl < 1500 ppm).

1.1 Aplicações Alvo

Esta série de LEDs é versátil e encontra utilização em várias funções de iluminação e indicação. As principais áreas de aplicação 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 ecrãs LCD; e aplicações de indicador de uso geral onde é necessária uma iluminação compacta e fiável.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

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

• Tensão Inversa (V_R):5V
• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA para ambas as variantes S2 e G6.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):60 mA (com um ciclo de trabalho de 1/10 e frequência de 1 kHz) para ambas as variantes.
• Dissipação de Potência (P_d):60 mW para ambas as variantes.
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo do Corpo Humano (HBM): 2000V.
• Gama de Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C.
• Gama de Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (T_sol):Para soldadura por refluxo, é especificada uma temperatura de pico de 260°C durante 10 segundos. Para soldadura manual, o limite é de 350°C durante 3 segundos.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Os seguintes parâmetros são medidos a Ta=25°C e a uma corrente direta (I_F) de 20 mA, salvo indicação em contrário. As tolerâncias são críticas para o projeto: Intensidade Luminosa (±11%), Comprimento de Onda Dominante (±1 nm) e Tensão Direta (±0.10V).

Para S2 (Laranja Brilhante):

• Intensidade Luminosa (I_v):36.0 - 112 mcd (ver binning).
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):611 nm (típico).
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):599.0 - 611.0 nm.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):17 nm (típico).
• Tensão Direta (V_F):1.75 - 2.35 V.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA máx. a V_R=5V.

Para G6 (Verde-Amarelo Brilhante):

• Intensidade Luminosa (I_v):16.0 - 45.0 mcd (ver binning).
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):575 nm (típico).
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):568.5 - 574.5 nm.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):20 nm (típico).
• Tensão Direta (V_F):1.75 - 2.35 V.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA máx. a V_R=5V.

Parâmetro Comum:

• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus (típico) para ambas as variantes.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins com base na intensidade luminosa e no comprimento de onda dominante.

3.1 Binning do S2 (Laranja)

Bins de Intensidade Luminosa (a I_F=20mA):

• Bin 1: 36 - 72 mcd
• Bin 2: 72 - 112 mcd

Bins de Comprimento de Onda Dominante (a I_F=20mA):

• Bin 1: 599 - 605 nm
• Bin 2: 605 - 611 nm

3.2 Binning do G6 (Verde-Amarelo)

Bins de Intensidade Luminosa (a I_F=20mA):

• Bin 1: 16.0 - 28.5 mcd
• Bin 2: 28.5 - 36.0 mcd
• Bin 3: 36.0 - 45.0 mcd

Bins de Comprimento de Onda Dominante (a I_F=20mA):

• Bin 1: 568.5 - 570.5 nm
• Bin 2: 570.5 - 572.5 nm
• Bin 3: 572.5 - 574.5 nm

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece curvas características típicas para ambos os tipos de LED, que são essenciais para compreender o comportamento do dispositivo em diferentes condições de operação.

4.1 Corrente Direta vs. Intensidade Luminosa

Estas curvas mostram que a intensidade luminosa aumenta com a corrente direta, mas não de forma linear. Os projetistas devem operar dentro dos limites de corrente especificados para evitar degradação acelerada. As curvas de derating ilustram como a corrente direta máxima permitida diminui à medida que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C, o que é crítico para a gestão térmica.

4.2 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva IV)

A curva IV demonstra a relação exponencial do díodo. A tensão direta (V_F) tem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que diminui ligeiramente à medida que a temperatura da junção aumenta. Isto deve ser considerado no projeto de drivers de corrente constante.

4.3 Distribuição Espectral

Os gráficos do espectro confirmam a natureza monocromática dos LEDs. O chip S2 emite na região do laranja centrada em torno de 611 nm, enquanto o chip G6 emite na região do verde-amarelo em torno de 575 nm. A largura de banda estreita (FWHM de ~17-20 nm) indica uma elevada pureza de cor.

4.4 Padrão de Radiação

O diagrama polar confirma o amplo ângulo de visão de 120 graus, proporcionando um padrão de emissão amplo, semelhante a Lambertiano, adequado para iluminação de área e indicadores de grande ângulo.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED tem uma pegada retangular compacta. As dimensões principais (em mm, tolerância ±0.1mm salvo indicação) são: Comprimento=1.6, Largura=0.8, Altura=0.5. O cátodo está marcado para identificação da polaridade. É fornecida uma disposição recomendada para as pastilhas de solda (0.7mm x 0.8mm para as pastilhas, espaçamento de 0.3mm), mas esta deve ser otimizada com base nas regras específicas de projeto da PCB e nos processos de soldadura.

5.2 Carretel, Fita e Embalagem Sensível à Humidade

Os componentes são fornecidos em fita transportadora em carretéis de 7 polegadas, com uma quantidade padrão carregada de 3000 peças por carretel. São fornecidas dimensões detalhadas do carretel e da fita para compatibilidade com os alimentadores. Os LEDs são embalados num saco de alumínio resistente à humidade com dessecante para evitar a absorção de humidade, o que é fundamental para prevenir a fissuração por \"efeito pipoca\" durante a soldadura por refluxo.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura

O dispositivo está classificado para soldadura por refluxo sem chumbo com uma temperatura de pico de 260°C durante um máximo de 10 segundos. Deve ser seguido um perfil de refluxo padrão com fases apropriadas de pré-aquecimento, aquecimento, pico e arrefecimento. A soldadura manual é permitida a 350°C durante até 3 segundos, mas deve-se ter cuidado para evitar choque térmico.

6.2 Precauções de Armazenamento e Manuseamento

Proteção contra Sobrecorrente:É obrigatório um resistor limitador de corrente externo. Os LEDs são dispositivos acionados por corrente; uma pequena alteração na tensão pode causar uma grande sobrecorrente, levando a uma falha imediata.

Sensibilidade à Humidade:Este é um componente de Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL). O saco fechado deve ser armazenado a ≤30°C e ≤90% de HR. Uma vez aberto, a \"vida útil no chão de fábrica\" é de 1 ano em condições de ≤30°C e ≤60% de HR. As peças não utilizadas devem ser resseladas num saco à prova de humidade com dessecante. Se o indicador de dessecante mostrar saturação ou se o tempo de armazenamento for excedido, é necessário um cozimento a 60±5°C durante 24 horas antes do refluxo.

7. Informação de Etiqueta e Encomenda

A etiqueta no carretel fornece dados de rastreabilidade e técnicos fundamentais: Número de Peça do Cliente (CPN), Número de Peça do Fabricante (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 de Lote (LOT No.). Esta informação é crucial para o controlo de qualidade e para garantir que os componentes corretos são utilizados na produção.

8. Considerações de Projeto de Aplicação

8.1 Projeto do Circuito Acionador

Utilize 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, considerando o pior caso de V_Fda ficha técnica para garantir que I_Fnunca excede 25 mA. Para aplicações de precisão, selecione bins para intensidade e comprimento de onda para obter uma aparência uniforme em vários LEDs.

8.2 Gestão Térmica

Embora a dissipação de potência seja baixa (60mW), um layout adequado da PCB é essencial. Utilize vias térmicas sob a pastilha térmica do LED (se aplicável) e garanta uma área de cobre adequada para dissipar calor, especialmente em ambientes de alta temperatura ambiente ou quando acionado a correntes mais elevadas. Cumpra a curva de derating da corrente direta.

8.3 Projeto Óptico

O amplo ângulo de visão de 120 graus torna estes LEDs adequados para aplicações que requerem iluminação ampla sem ópticas secundárias. Para luz focada, podem ser necessárias lentes externas ou guias de luz. O encapsulamento de resina transparente proporciona uma boa extração de luz.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A série 18-225 diferencia-se pelo uso do material semicondutor AlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio). Este sistema de material é altamente eficiente para produzir luz vermelha, laranja, âmbar e verde-amarela de alto brilho, oferecendo desempenho e estabilidade superiores em comparação com tecnologias mais antigas como o GaAsP. A combinação de tamanho pequeno, alta fiabilidade e conformidade com normas ambientais modernas (RoHS, Livre de Halogéneos) torna-a uma escolha preferencial para projetos eletrónicos contemporâneos em relação a alternativas maiores e com terminais.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Posso acionar este LED diretamente a partir de uma fonte lógica de 3.3V ou 5V?

R: Não. Deve utilizar um resistor limitador de corrente em série. Por exemplo, com uma fonte de 3.3V e uma V_Ftípica de 2.0V a 20mA, R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ohms. Utilize a V_Fmáxima (2.35V) para um cálculo mais seguro.

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 ponto de maior intensidade no espectro. 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_dé mais relevante para a especificação da cor.

P: Por que é necessário o cozimento antes da soldadura?

R: Os encapsulamentos plásticos podem absorver humidade. Durante o processo de refluxo a alta temperatura, esta humidade transforma-se rapidamente em vapor, criando pressão interna que pode rachar o encapsulamento (\"efeito pipoca\"). O cozimento remove esta humidade absorvida.

11. Estudo de Caso de Projeto Prático

Cenário: Projetar um painel de indicadores de estado com 10 indicadores laranja uniformemente brilhantes.

1. Seleção de Componentes:Escolha a variante S2 (Laranja). Para uniformidade, especifique um binning apertado tanto para intensidade luminosa (ex.: Bin 2: 72-112 mcd) como para comprimento de onda dominante (ex.: Bin 1: 599-605 nm).
2. Projeto do Circuito:O sistema utiliza uma linha de 5V. Usando a V_Fmáx. de 2.35V e a I_Falvo de 20mA, calcule R = (5V - 2.35V) / 0.02A = 132.5 Ohms. Utilize o valor padrão mais próximo de 130 ou 150 Ohms. Um resistor de 150 Ohm dá I_F≈ 17.7mA, que está dentro da especificação e proporciona uma margem de segurança.
3. Layout:Coloque os LEDs numa grelha de 0.05\" (1.27mm). Siga as dimensões recomendadas das pastilhas de solda, mas ajuste o espaçamento para 0.25mm para corresponder às capacidades do fabricante da PCB. Inclua uma pequena área de cobre de terra em torno de cada LED para dissipação de calor menor.
4. Montagem:Certifique-se de que o saco da fábrica está selado no recebimento. Agende a montagem da PCB dentro do prazo de 1 ano de vida útil no chão de fábrica após a abertura. Se excedido, coza os carretéis antes de enviar para a casa de montagem.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

Este LED é baseado numa heteroestrutura de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio) crescida num substrato. Quando uma tensão direta é aplicada, os eletrões e as lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam, libertando energia na forma de fotões (luz). A cor específica (laranja ou verde-amarelo) é determinada pela energia da banda proibida do material semicondutor na região ativa, que é controlada pelas proporções precisas de alumínio, gálio e índio. A luz é emitida através de uma lente de resina epóxi transparente que também proporciona proteção ambiental.

13. Tendências da Indústria

A tendência nos LEDs SMD continua em direção a uma maior eficiência (mais lúmens por watt), tamanhos de encapsulamento menores para maior densidade e melhor consistência e reprodução de cor. Há também um forte impulso para uma adoção mais ampla de materiais e processos de fabrico ambientalmente amigos. Embora esta série 18-225 represente uma tecnologia madura e fiável, as novas gerações podem utilizar projetos avançados de conversão por fósforo ou diferentes materiais semicondutores, como o InGaN, para gamas de cores mais amplas. No entanto, o AlGaInP permanece a tecnologia dominante e mais eficiente para o espectro laranja-vermelho-amarelo.