Ficha Técnica do LED SMD 18-225A/R6GHW-B01/3T - Pacote 3.2x1.6x1.3mm - Tensão 2.0V/3.3V - Vermelho/Verde Brilhante - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série 18-225A representa uma solução de LED para montagem em superfície (SMD) compacta e de alto desempenho. Esta ficha técnica abrange duas variantes principais de material do chip: o R6 (AlGaInP) para emissão vermelha brilhante e o GH (InGaN) para emissão verde brilhante. O dispositivo é encapsulado em resina difusa branca. A sua principal vantagem reside na sua pegada significativamente reduzida em comparação com os LEDs tradicionais do tipo lead-frame, permitindo maior densidade de componentes nas PCBs, reduzindo os requisitos de espaço de armazenamento e, em última análise, contribuindo para a miniaturização do equipamento final. A construção leve torna-o ainda ideal para aplicações onde o espaço e o peso são restrições críticas.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Operar o dispositivo além destes limites pode causar danos permanentes. As especificações são definidas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Tensão Reversa (V_R):5 V (para R6 e GH). Exceder este valor pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta (I_F):25 mA (Contínua DC para R6 e GH).
• Corrente Direta de Pico (I_FP):60 mA para R6, 100 mA para GH. Especificada com um ciclo de trabalho de 1/10 e frequência de 1 kHz, adequada para operação pulsada.
• Dissipação de Potência (P_d):60 mW para R6, 95 mW para GH. Esta é a potência máxima que o pacote pode dissipar sem exceder os seus limites térmicos.
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):2000 V para R6, 150 V para GH. A variante GH (InGaN) é mais sensível à ESD, exigindo precauções de manuseio mais rigorosas.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. Define a faixa de temperatura ambiente para operação confiável.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem (T_sol):Soldagem por refluxo: pico de 260°C por no máximo 10 segundos. Soldagem manual: 350°C por no máximo 3 segundos.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos a Ta=25°C e uma corrente de teste padrão de I_F=10mA, salvo indicação em contrário. Eles definem a saída de luz e o comportamento elétrico do LED.

• Intensidade Luminosa (I_v):R6: 28,5 a 72,0 mcd (típico). GH: 72,0 a 180 mcd (típico). O chip GH produz intensidade luminosa significativamente maior nas mesmas condições de acionamento.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus (típico). Este amplo ângulo de visão é característica do pacote de resina difusa branca, proporcionando um padrão de emissão quase Lambertiano, adequado para iluminação de área e indicadores.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):R6: 632 nm (típico). GH: 518 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):R6: 615-625 nm. GH: 520-535 nm. Esta é a percepção de cor do LED como um único comprimento de onda pelo olho humano. Tolerâncias de ±1nm.
• Largura de Banda do Espectro de Radiação (Δλ):R6: 20 nm (típico). GH: 35 nm (típico). Indica a pureza espectral; uma largura de banda menor significa uma cor mais saturada.
• Tensão Direta (V_F):R6: 1,7-2,4 V (Típico 2,0V). GH: 2,7-3,7 V (Típico 3,3V). A queda de tensão é uma função do bandgap do material semicondutor. Tolerância de ±0,10V.
• Corrente Reversa (I_R):R6: 10 μA máx. a V_R=5V. GH: 50 μA máx. a V_R=5V.

3. Explicação do Sistema de Binning

Os LEDs são classificados (binning) com base em parâmetros ópticos chave para garantir consistência dentro de um lote de produção e para fins de projeto.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

R6 (Vermelho):

• Bin N: 28,5 - 45,0 mcd
• Bin P: 45,0 - 72,0 mcd

GH (Verde):

• Bin Q1: 72,0 - 90,0 mcd
• Bin Q2: 90,0 - 112 mcd
• Bin R1: 112 - 140 mcd
• Bin R2: 140 - 180 mcd

Tolerância para intensidade luminosa é de ±11%.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante (Apenas Verde GH)

Os LEDs verdes são ainda classificados por comprimento de onda dominante para controlar a consistência da cor.

• Bin 1: 520 - 525 nm
• Bin 2: 525 - 530 nm
• Bin 3: 530 - 535 nm

Tolerância para comprimento de onda dominante é de ±1nm.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Características do R6 (Vermelho AlGaInP)

As curvas fornecidas ilustram relações chave:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Mostra a relação exponencial. A tensão direta aumenta com a corrente e diminui ligeiramente com o aumento da temperatura.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:A saída de luz aumenta linearmente com a corrente na faixa de operação normal, antes dos efeitos de saturação.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:A saída de luz diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta devido à redução da eficiência quântica interna e ao aumento da recombinação não radiativa. Esta derating é crítica para o gerenciamento térmico.
• Curva de Derating da Corrente Direta:Especifica a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. A corrente deve ser reduzida em temperaturas mais altas para permanecer dentro do limite de dissipação de potência.
• Distribuição Espectral:Mostra o pico de emissão em torno de 632 nm com uma largura de banda típica de 20 nm.
• Diagrama de Radiação:Descreve a distribuição espacial da intensidade, confirmando o amplo ângulo de visão de 130 graus com um padrão quase Lambertiano.

4.2 Características do GH (Verde InGaN)

As curvas do GH mostram relações semelhantes, mas com valores quantitativos diferentes:

• Maior tensão direta (típico 3,3V vs. 2,0V para R6).
• Dependência diferente da intensidade luminosa e da tensão direta em relação à temperatura.
• Espectro centrado em torno de 518 nm com uma largura de banda mais ampla de 35 nm.
• Um perfil de derating de corrente direta diferente devido à sua classificação de dissipação de potência distinta (95 mW vs. 60 mW).

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O pacote SMD tem as seguintes dimensões principais (em mm, tolerância ±0,1mm salvo especificação):

• Comprimento: 3,2 mm
• Largura: 1,6 mm
• Altura: 1,3 mm ±0,2 mm
• Largura do Terminal: 0,4 mm ±0,15 mm
• Comprimento do Terminal: 0,7 mm ±0,1 mm
• Passo dos Terminais: 1,6 mm

5.2 Identificação de Polaridade e Design das Trilhas

O cátodo é marcado. Um layout recomendado para as trilhas de solda é fornecido com dimensões: largura da trilha 0,8mm, comprimento 0,8mm, com um espaçamento de 0,4mm entre as trilhas. Esta é uma sugestão; o design das trilhas deve ser otimizado com base no processo específico de fabricação da PCB e nos requisitos térmicos. O documento enfatiza que a dimensão da trilha pode ser modificada conforme as necessidades individuais.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Processo de Soldagem

O dispositivo é compatível com processos de refluxo por infravermelho e fase de vapor. É especificado um perfil de soldagem por refluxo sem chumbo:

• Pré-aquecimento: 150-200°C por 60-120 segundos.
• Tempo acima do líquido (217°C): 60-150 segundos.
• Temperatura de Pico: Máximo de 260°C.
• Tempo dentro de 5°C do pico: Máximo de 10 segundos.
• Taxa de Aquecimento: Máximo de 3°C/seg.
• Taxa de Resfriamento: Máximo de 6°C/seg.

Notas Críticas:A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes. Nenhuma tensão deve ser aplicada ao corpo do LED durante o aquecimento. A PCB não deve empenar após a soldagem.

6.2 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os componentes são embalados em sacos de barreira resistentes à umidade com dessecante.

• Antes de abrir:Armazenar a ≤30°C e ≤90% UR.
• Após abrir:A "vida útil no chão de fábrica" é de 1 ano a ≤30°C e ≤60% UR. Peças não utilizadas devem ser reembaladas em uma embalagem à prova de umidade.
• Secagem (Baking):Se o indicador de dessecante mudar ou o tempo de armazenamento for excedido, seque a 60±5°C por 24 horas antes do uso para remover a umidade absorvida e evitar o efeito "popcorn" durante o refluxo.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada de 8mm de largura em bobinas de 7 polegadas de diâmetro. A quantidade carregada é de 3000 peças por bobina. Dimensões detalhadas da bobina e da fita transportadora são fornecidas na ficha técnica.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém vários códigos:

• P/N: Número do Produto (ex.: 18-225A/R6GHW-B01/3T).
• QTY: Quantidade da Embalagem.
• CAT: Classificação de Intensidade Luminosa (Código de bin, ex.: P, R1).
• HUE: Coordenadas de Cromaticidade & Classificação de Comprimento de Onda Dominante (ex.: Bin 2).
• REF: Classificação de Tensão Direta.
• LOT No: Número de Lote Rastreável.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Conforme listado na ficha técnica:

• Iluminação de fundo para painéis de instrumentos e interruptores automotivos.
• Equipamentos de telecomunicações: Indicadores de status e iluminação de fundo de teclados em telefones e máquinas de fax.
• Iluminação de fundo plana para pequenos LCDs, interruptores e símbolos.
• Indicador de propósito geral e luzes de status em eletrônicos de consumo, controles industriais e eletrodomésticos.

8.2 Considerações Críticas de Projeto

Limitação de Corrente:Um resistor limitador de corrente externo éabsolutamente obrigatório. A tensão direta do LED tem um coeficiente de temperatura negativo e uma tolerância apertada. Um pequeno aumento na tensão de alimentação pode causar um grande aumento, potencialmente destrutivo, na corrente direta. O valor do resistor deve ser calculado com base na tensão de alimentação (V_CC), na tensão direta típica do LED (V_F), e na corrente direta desejada (I_F): R = (V_CC- V_F) / I_F. Gerenciamento Térmico:Embora seja um dispositivo SMD pequeno, a dissipação de potência (até 95mW para GH) deve ser considerada, especialmente em altas temperaturas ambientes. Respeite a curva de derating da corrente direta. Garanta área de cobre adequada na PCB (usando o design da trilha térmica) para conduzir o calor para longe da junção do LED.Proteção contra ESD:Implemente procedimentos padrão de manuseio de ESD, particularmente para a variante GH (InGaN) mais sensível. Considere o uso de dispositivos de proteção ESD em linhas sensíveis se o LED estiver em uma área acessível ao usuário.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A série 18-225A oferece uma clara vantagem sobre LEDs maiores, do tipo furo passante, em termos de espaço na placa e compatibilidade com montagem automatizada. Dentro do cenário de LEDs SMD, os seus principais diferenciadores são:

• Amplo Ângulo de Visão (130°):A resina difusa branca proporciona um padrão de emissão muito amplo e uniforme, ideal para aplicações que requerem visibilidade em ângulo amplo, em vez de um feixe focalizado.
• Opções de Material de Chip Duplo:Oferecer tanto AlGaInP (R6) quanto InGaN (GH) na mesma pegada de pacote proporciona flexibilidade de projeto para pares de indicadores vermelho/verde ou aplicações multicoloridas.
• Binning Detalhado:A disponibilização de múltiplos bins de intensidade luminosa e comprimento de onda permite que os projetistas selecionem componentes para aplicações que exigem consistência rigorosa de brilho ou cor.
• Robusta Compatibilidade com Refluxo:Perfis de refluxo sem chumbo claramente definidos e informações de manuseio de sensibilidade à umidade suportam processos de fabricação modernos e de alto volume.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P1: Posso acionar este LED diretamente a partir de uma fonte lógica de 5V ou 3,3V?R:No.Você deve sempre usar um resistor limitador de corrente em série. Por exemplo, com uma fonte de 5V e um LED verde (V_F~3,3V) a I_F=20mA: R = (5V - 3,3V) / 0,020A = 85 Ohms. Use o próximo valor padrão (ex.: 82 ou 100 Ohms) e verifique a corrente real e a dissipação de potência.

P2: Por que a classificação ESD para o LED verde (GH) é menor do que para o vermelho (R6)?R: Esta é uma propriedade fundamental do material. LEDs baseados em InGaN (azul, verde, branco) geralmente têm tensões de suporte ESD mais baixas em comparação com LEDs baseados em AlGaInP (vermelho, âmbar). Isso exige um manuseio mais cuidadoso para a variante verde.

P3: O que significa a cor "branca difusa" da resina para a saída de luz?R: A resina difusa espalha a luz emitida pelo chip, criando um ângulo de visão mais amplo e uniforme (130°) e dando ao LED desligado uma aparência branca. Ela suaviza a saída de luz, tornando-a menos pontual e mais adequada para iluminação de painéis.

P4: Como interpreto os códigos de bin ao fazer um pedido?R: Especifique os códigos de bin CAT (brilho) e HUE (cor para o verde) necessários com base na tolerância da sua aplicação para variação de brilho e mudança de cor. Para indicadores não críticos, um bin mais amplo pode ser aceitável e econômico. Para matrizes de iluminação de fundo onde a uniformidade é fundamental, especificar um bin apertado é crucial.

11. Estudo de Caso de Implementação

Cenário:Projetando um painel de controle compacto com indicadores de múltiplos status.Requisito:Vermelho para "Falha", Verde para "Pronto". O espaço é extremamente limitado. Os indicadores devem ser claramente visíveis de um ângulo amplo. O processo de montagem usa colocação SMD automatizada e soldagem por refluxo.Implementação da Solução:

1. Seleção da Peça:Use 18-225A/R6 para vermelho e 18-225A/GH para verde. A mesma pegada de 3,2x1,6mm simplifica o layout da PCB.
2. Projeto do Circuito:Para um barramento do sistema de 3,3V:
   • LED Vermelho: R = (3,3V - 2,0V) / 0,010A = 130 Ohms. Use resistor de 130Ω ou 120Ω. Potência em R: (1,3V^2)/130Ω ≈ 13mW.
   • LED Verde: R = (3,3V - 3,3V) / 0,010A = 0 Ohms. Isto é problemático. Uma fonte de 3,3V está na V_Ftípica do LED verde, não deixando margem de tensão para o resistor. Solução: a) Use uma corrente menor (ex.: 5mA), b) Use uma tensão de alimentação mais alta para o circuito do LED, ou c) Use um driver de corrente constante.
3. Layout da PCB:Posicione os LEDs perto da borda do painel. Use as trilhas de solda recomendadas ou ligeiramente maiores, conectadas a uma pequena área de cobre para dissipação de calor. Certifique-se de que as marcações de polaridade na serigrafia correspondam à marca do cátodo no LED.
4. Fabricação:Programe a máquina pick-and-place para o tamanho do corpo de 3,2x1,6mm. Siga o perfil de refluxo especificado com precisão. Armazene bobinas abertas em armários secos se não forem usadas imediatamente.
5. Binning:Para este painel com múltiplos indicadores idênticos, especifique um único bin de brilho (ex.: CAT P para vermelho, CAT R1 para verde) para garantir aparência uniforme em todas as unidades.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

LEDs são diodos semicondutores que emitem luz através da eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. A energia liberada durante esta recombinação é emitida como fótons (luz). A cor (comprimento de onda) da luz emitida é determinada pela energia do bandgap do material semicondutor usado na região ativa.

• R6 (AlGaInP):Fosfeto de Alumínio Gálio Índio é um sistema de material usado para produzir LEDs de alta eficiência no espectro vermelho, laranja e âmbar. Possui um bandgap direto adequado para emissão de luz eficiente.
• GH (InGaN):Nitreto de Gálio Índio é o sistema de material para LEDs azuis, verdes e brancos. Variando o conteúdo de índio, o bandgap pode ser ajustado. Alcançar alta eficiência na emissão verde ("green gap") tem sido um desafio histórico neste sistema de material.

A luz do minúsculo chip semicondutor é encapsulada em um pacote de resina epóxi ou silicone. A resina "branca difusa" contém partículas de espalhamento que aleatorizam a direção dos fótons, criando o padrão de emissão amplo e uniforme. O pacote também fornece proteção mecânica, contatos elétricos e auxilia na dissipação de calor.

13. Tendências da Indústria

O mercado de LED SMD continua a evoluir impulsionado pelas demandas de miniaturização, maior eficiência e menor custo. Tendências relevantes para dispositivos como o 18-225A incluem:

• Aumento da Eficiência:Melhorias contínuas no crescimento epitaxial e no design do chip levam a maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt elétrico), permitindo indicadores mais brilhantes ou menor consumo de energia.
• Melhoria na Consistência de Cor:Avanços no controle de fabricação e estratégias de binning mais sofisticadas permitem tolerâncias mais apertadas de cor e brilho, o que é crítico para aplicações como matrizes de iluminação de fundo e displays de cor total.
• Gamut de Cores Expandido:O desenvolvimento de novos fósforos e emissores de banda estreita (como pontos quânticos) permite LEDs com cores mais saturadas, expandindo o espaço de cores alcançável para displays.
• Integração:A tendência de integrar múltiplos chips de LED (RGB, RGBW), CIs de controle e até componentes passivos em um único módulo de pacote continua, simplificando a montagem do produto final.
• Foco na Confiabilidade:À medida que os LEDs penetram nos mercados automotivo, industrial e médico, há maior ênfase em dados de confiabilidade de longo prazo, análise de modos de falha e qualificação sob condições ambientais severas (alta temperatura, umidade, ciclagem térmica).

Embora existam formatos de pacote mais novos e menores (ex.: 0201, 01005), a pegada de 3,2x1,6mm permanece uma opção popular e robusta para aplicações de indicador de propósito geral e iluminação de fundo, oferecendo um bom equilíbrio entre tamanho, brilho, facilidade de manuseio e desempenho térmico.