Ficha Técnica do LED SMD 12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C - Pacote 2.0x1.25x0.8mm - Tensão 2.7-3.4V - Potência 40mW - Branco Puro - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C é um LED compacto de montagem em superfície, projetado para aplicações eletrônicas modernas que exigem iluminação confiável e de baixo perfil. Este componente representa um avanço significativo em relação aos LEDs tradicionais com terminais, permitindo uma miniaturização substancial e melhorias de eficiência no projeto do produto final.

1.1 Vantagens Principais e Posicionamento do Produto

A principal vantagem deste LED é a sua pegada extremamente pequena. As dimensões do pacote permitem uma maior densidade de componentes nas placas de circuito impresso (PCBs), contribuindo diretamente para a redução do tamanho da placa e, consequentemente, do equipamento final. A sua natureza leve torna-o particularmente adequado para aplicações portáteis e miniaturizadas onde o peso e o espaço são restrições críticas. O produto é posicionado como uma solução versátil e de uso geral para sinalização e retroiluminação, em conformidade com as principais normas ambientais e de segurança, incluindo RoHS, REACH e requisitos livres de halogênio (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Mercado-Alvo e Aplicações

Este LED é projetado para uma ampla gama de aplicações nos setores de eletrônica de consumo, automotivo e telecomunicações. As principais áreas de aplicação incluem retroiluminação de painéis de instrumentos, interruptores e símbolos; funções de sinalização e retroiluminação em dispositivos de telecomunicações, como telefones e máquinas de fax; e retroiluminação plana geral para painéis LCD. A sua compatibilidade com equipamentos de colocação automática e processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho/fase de vapor torna-o ideal para fabricação em grande volume.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Uma compreensão completa dos parâmetros elétricos e ópticos é essencial para um projeto de circuito confiável e para garantir o desempenho a longo prazo.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Elas não se destinam à operação normal.

• Tensão Reversa (V_R):5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura imediata da junção.
• Corrente Direta (I_F):10 mA (Contínua).
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA (Ciclo de Trabalho 1/10 @ 1 kHz). Isto permite pulsos breves de corrente mais alta, úteis para multiplexação ou para alcançar brilho instantâneo mais elevado.
• Dissipação de Potência (P_d):40 mW. Esta é a potência máxima que o pacote pode dissipar como calor sem exceder os seus limites térmicos.
• Descarga Eletrostática (ESD):Modelo do Corpo Humano (HBM) 150 V. Isto indica sensibilidade moderada à ESD, necessitando de procedimentos de manuseamento adequados num ambiente protegido contra ESD.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. Esta ampla faixa é adequada para ambientes automotivos e industriais.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.

2.2 Características Eletro-Ópticas (T_a= 25°C)

Estes parâmetros são medidos em condições padrão de teste e definem o desempenho do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (I_v):45,0 mcd (Mín.), 112,0 mcd (Máx.) com I_F= 5 mA. O valor típico não é especificado, indicando que o desempenho é gerido através do sistema de classificação (binning).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):110 graus (Típico). Este amplo ângulo de visão é característico do pacote de resina amarela difusa, proporcionando uma distribuição de luz ampla e uniforme.
• Tensão Direta (V_F):2,70 V (Mín.), 3,40 V (Máx.) com I_F= 5 mA. A tolerância apertada de ±0,05V por classificação garante uma queda de tensão consistente entre lotes de produção.
• Corrente Reversa (I_R):50 μA (Máx.) com V_R= 5 V. Este parâmetro é apenas para fins de teste; o dispositivo não se destina a operação em polarização reversa.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

O produto é classificado em grupos com base em parâmetros-chave de desempenho para garantir consistência para o utilizador final. Isto permite aos projetistas selecionar LEDs com características muito próximas para uma aparência uniforme numa matriz.

3.1 Classificação por Intensidade Luminosa

Os LEDs são classificados em quatro grupos (P1, P2, Q1, Q2) com base na intensidade luminosa medida a 5 mA. Os grupos variam de um mínimo de 45,0 mcd (P1) a um máximo de 112,0 mcd (Q2). Aplica-se uma tolerância de ±11% dentro de cada grupo. Selecionar de um único grupo é crucial para aplicações que exigem brilho uniforme.

3.2 Classificação por Tensão Direta

A tensão direta é classificada em sete categorias (Códigos de Grupo 34 a 40), cada uma abrangendo 0,1V, desde 2,70-2,80V (Código 34) até 3,30-3,40V (Código 40). A tolerância de ±0,05V por grupo garante um consumo de corrente previsível quando os LEDs são acionados em paralelo com um resistor limitador de corrente comum.

3.3 Classificação por Coordenadas de Cromaticidade

A luz Branca Pura é definida pelas coordenadas de cromaticidade no diagrama CIE 1931. A ficha técnica especifica quatro grupos (1-4), cada um definido por um quadrilátero de pares de coordenadas (x, y). A tolerância para estas coordenadas é de ±0,01. Esta classificação garante a consistência da cor, o que é vital para aplicações de retroiluminação e sinalização onde a correspondência de cores é importante.

4. Informações Mecânicas e do Pacote

4.1 Dimensões do Pacote

O LED está em conformidade com um pacote SMD padrão com dimensões de aproximadamente 2,0mm de comprimento, 1,25mm de largura e 0,8mm de altura (tolerância ±0,1mm salvo indicação em contrário). O desenho do pacote indica claramente a marca do cátodo, o que é essencial para a orientação correta na PCB. O padrão de solda recomendado (footprint) é fornecido para garantir uma soldagem adequada e estabilidade mecânica.

4.2 Identificação da Polaridade

A polaridade correta é crítica. O pacote apresenta uma marca distinta do cátodo. A ficha técnica inclui um diagrama detalhado mostrando esta identificação. Instalar o LED com polaridade inversa impedirá que ele acenda e aplicar a tensão reversa máxima absoluta de 5V pode danificar o dispositivo.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A adesão a estas diretrizes é obrigatória para evitar danos térmicos ou mecânicos durante o processo de montagem.

5.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O componente é compatível com processos de soldagem por refluxo sem chumbo (Pb-free). O perfil de temperatura especificado é crítico:

• Pré-aquecimento:150-200°C durante 60-120 segundos.
• Tempo Acima do Líquidus (217°C):60-150 segundos.
• Temperatura de Pico:260°C no máximo, mantida por não mais de 10 segundos.
• Taxa de Aquecimento:Máximo de 6°C/segundo.
• Tempo Acima de 255°C:Máximo de 30 segundos.
• Taxa de Arrefecimento:Máximo de 3°C/segundo.

A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes no mesmo componente.

5.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, deve-se ter extremo cuidado. A temperatura da ponta do ferro de soldar deve estar abaixo de 350°C, e o tempo de contacto por terminal não deve exceder 3 segundos. Recomenda-se um ferro de baixa capacidade (≤25W). Deve ser observado um intervalo mínimo de 2 segundos entre a soldagem de cada terminal para permitir o arrefecimento.

5.3 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os LEDs são embalados em sacos de barreira resistentes à humidade com dessecante.

• Antes de Abrir:Armazenar a ≤30°C e ≤90% de Humidade Relativa (HR).
• Após Abrir (Vida Útil no Chão de Fábrica):168 horas (7 dias) a ≤30°C e ≤60% HR.
• Secagem (Baking):Se a vida útil no chão de fábrica for excedida ou se o dessecante indicar entrada de humidade, secar a 60 ±5°C durante 24 horas antes de usar.

Não abra o saco à prova de humidade até que os componentes estejam prontos para montagem.

6. Embalagem e Informações de Pedido

6.1 Embalagem Padrão

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro. Cada bobina contém 2000 peças. As dimensões da fita transportadora e da bobina são especificadas na ficha técnica para facilitar o manuseamento automatizado e a configuração de máquinas pick-and-place.

6.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém informações críticas para rastreabilidade e verificação:

• CPN:Número do Produto do Cliente.
• P/N:Número do Produto do Fabricante (ex.: 12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C).
• QTY:Quantidade da Embalagem.
• CAT:Classificação de Intensidade Luminosa (Código de Grupo: P1, P2, Q1, Q2).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidade & Classificação de Comprimento de Onda Dominante (Código de Grupo: 1, 2, 3, 4).
• REF:Classificação de Tensão Direta (Código de Grupo: 34 a 40).
• LOT No:Número do Lote de Fabricação para rastreabilidade.

7. Considerações para Projeto de Aplicação

7.1 O Limitador de Corrente é Obrigatório

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente.Um resistor limitador de corrente externo é absolutamente necessário.A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo e uma dispersão de fabricação (como visto na classificação). Um ligeiro aumento na tensão de alimentação ou uma diminuição na V_Fdevido à temperatura pode causar um grande aumento, potencialmente destrutivo, na corrente direta se nenhum resistor em série for usado. O valor do resistor (R) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_supply- V_F) / I_F, onde I_Fé a corrente de operação desejada (ex.: 5mA).

7.2 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja baixa (40mW máx.), um projeto térmico adequado na PCB ainda é importante para a longevidade, especialmente em aplicações de alta temperatura ambiente. Certifique-se de que a almofada de cobre da PCB conectada ao caminho térmico do LED (geralmente o cátodo) tenha tamanho suficiente para atuar como dissipador de calor e, se possível, esteja conectada a planos de cobre maiores.

7.3 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

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Com uma classificação ESD de 150V (HBM), estes dispositivos são sensíveis. Implemente medidas de controlo de ESD durante todo o manuseamento, armazenamento e montagem. Isto inclui o uso de estações de trabalho aterradas, pulseiras condutoras e recipientes condutores.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs maiores, de orifício passante (through-hole), o 12-21C oferece uma redução drástica no tamanho e peso, permitindo designs modernos miniaturizados. O seu amplo ângulo de visão de 110 graus, proporcionado pela resina amarela difusa, oferece uma emissão de luz mais uniforme em comparação com pacotes de resina transparente com feixes mais estreitos, tornando-o superior para iluminação de área e retroiluminação. O sistema abrangente de classificação para intensidade, tensão e cor proporciona um nível de consistência essencial para aplicações profissionais onde a uniformidade visual é primordial, diferenciando-o de LEDs comoditizados não classificados ou com classificação pouco rigorosa.

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

9.1 Posso acionar este LED sem um resistor limitador de corrente?

No.Isto é explicitamente desaconselhado na secção "Precauções de Uso". O LED é altamente sensível a alterações de tensão. Operá-lo diretamente a partir de uma fonte de tensão, mesmo uma regulada, é muito provável que cause falha imediata devido a sobrecorrente.

9.2 Qual é a diferença entre as classificações P1, Q2, etc.?

Estas são classificações de intensidade luminosa. P1 representa o grupo de menor brilho (45,0-57,0 mcd), e Q2 representa o mais alto (90,0-112,0 mcd) quando testado a 5mA. Para uma aparência consistente numa matriz, todos os LEDs devem ser do mesmo grupo de intensidade.

9.3 Quantas vezes posso soldar este componente por refluxo?

A ficha técnica especifica que a soldagem por refluxo não deve ser feita mais deduas vezes. Cada ciclo de refluxo submete o componente a stress térmico, e exceder dois ciclos pode comprometer as ligações internas dos fios ou a resina epóxi.

9.4 O saco ficou aberto por uma semana. Ainda posso usar os LEDs?

Possivelmente, mas requerem secagem (baking) primeiro. A vida útil no chão de fábrica após a abertura é de 168 horas (7 dias) sob condições especificadas. Se este tempo for excedido, deve realizar o procedimento de secagem (60 ±5°C durante 24 horas) para expulsar a humidade absorvida e evitar "popcorning" ou delaminação durante a soldagem subsequente.

10. Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetar um painel de interruptor de membrana com retroiluminação.Um projetista precisa de 20 LEDs brancos para retroiluminação uniforme de ícones. Eles deveriam:

1. Selecionar Grupo:Escolher todos os LEDs do mesmo grupo de Intensidade Luminosa (ex.: Q1) e do mesmo grupo de Cromaticidade (ex.: 2) para garantir brilho e cor uniformes.
2. Calcular Resistor:Usando uma alimentação de 5V e uma V_Fnominal de 3,0V (do Grupo 36), com I_Falvo = 5mA. R = (5V - 3,0V) / 0,005A = 400Ω. Um resistor padrão de 390Ω ou 430Ω seria adequado.
3. Layout da PCB:Usar o padrão de solda recomendado da ficha técnica. Conectar a almofada do cátodo a uma área de cobre ligeiramente maior para uma pequena dissipação de calor.
4. Montagem:Manter os componentes no saco selado até estarem prontos. Usar o perfil de refluxo sem chumbo especificado. Evitar soldagem manual se possível.
5. Teste:Verificar a tensão direta e a saída de luz de uma amostra do lote para confirmar que está alinhada com o grupo selecionado.

Este processo garante um resultado confiável e de nível profissional.

11. Princípio de Funcionamento

O LED 12-21C é baseado num chip semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio). Quando uma tensão direta que excede o potencial de junção do díodo (V_F) é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa do semicondutor. A sua recombinação liberta energia na forma de fotões, um processo chamado eletroluminescência. A composição específica das camadas de InGaN determina o comprimento de onda da luz emitida, produzindo o espectro "Branco Puro" especificado. O encapsulamento de resina amarela difusa serve para proteger o chip, moldar a saída de luz num amplo ângulo de visão e pode conter fósforos (embora não explicitamente declarado para este tipo "Branco Puro", é comum que LEDs brancos usem um chip azul com fósforo amarelo).

12. Tendências e Contexto da Indústria

O 12-21C exemplifica tendências-chave na tecnologia LED: miniaturização implacável, maior eficiência (maior intensidade luminosa de um pacote pequeno) e maior capacidade de fabrico via embalagem SMD e fornecimento em fita e bobina. O foco na conformidade ambiental (RoHS, Livre de Halogênio) reflete exigências mais amplas da indústria e regulatórias. O sistema detalhado de classificação destaca a necessidade do mercado por desempenho previsível e consistente em eletrónica produzida em massa. A evolução futura nesta categoria de produto provavelmente focar-se-á em aumentar ainda mais a eficácia luminosa (mais luz por mA), melhorar o índice de reprodução de cor (IRC) para LEDs brancos e talvez integrar circuitos de acionamento ou múltiplos chips em pacotes de tamanho semelhante para soluções de iluminação mais inteligentes e funcionais.