Ficha Técnica do LED SMD 22-21/GHC-YR1S2/2C - Verde Brilhante - 2.2x2.1mm - 3.3V - 20mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 22-21/GHC-YR1S2/2C é um LED de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações eletrónicas modernas e compactas. Este LED verde brilhante é construído com tecnologia de chip InGaN e está encapsulado em resina transparente. A sua principal vantagem reside na sua pegada minúscula, que permite reduções significativas no tamanho da placa de circuito impresso (PCB), possibilita uma maior densidade de componentes e contribui para a miniaturização geral do equipamento final. A natureza leve do encapsulamento torna-o ainda mais ideal para aplicações portáteis e com restrições de espaço.

O produto está totalmente em conformidade com os padrões ambientais e de fabrico contemporâneos. É livre de chumbo (Pb-free), cumpre a diretiva RoHS, está em conformidade com os regulamentos REACH da UE e atende aos requisitos de isenção de halogéneos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). É fornecido em fita padrão da indústria de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, sendo totalmente compatível com equipamentos de montagem automática pick-and-place e adequado para processos de soldadura por refluxo por infravermelhos e fase de vapor.

2. Especificações Técnicas

2.1 Especificações Máximas Absolutas

As seguintes especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação sob ou nestas condições não é garantida e deve ser evitada para um desempenho fiável.

• Tensão Reversa (V_R):5 V
• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA (Ciclo de Trabalho 1/10 @ 1 kHz)
• Dissipação de Potência (P_d):95 mW
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):150 V
• 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):Refluxo: 260 °C por 10 segundos máx.; Soldadura Manual: 350 °C por 3 segundos máx.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos a uma temperatura ambiente (T_a) de 25 °C e a uma corrente direta padrão (I_F) de 20 mA, salvo indicação em contrário. Eles definem o desempenho típico do LED.

• Intensidade Luminosa (I_v):Mínimo 112 mcd, Valor típico não especificado, Máximo 285 mcd. Tolerância: ±11%.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus (típico).
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):518 nm (típico).
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Mínimo 520 nm, Máximo 535 nm. Tolerância: ±1 nm.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):35 nm (típico).
• Tensão Direta (V_F):Mínimo 2.7 V, Típico 3.3 V, Máximo 3.7 V a I_F=20mA.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 50 μA a V_R=5V.

3. Sistema de Classificação (Binning)

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

3.1 Classificação por Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em quatro níveis de intensidade (R1, R2, S1, S2) medidos a I_F= 20 mA.

• R1:112 mcd a 140 mcd
• R2:140 mcd a 180 mcd
• S1:180 mcd a 225 mcd
• S2:225 mcd a 285 mcd

3.2 Classificação por Comprimento de Onda Dominante

Os LEDs são categorizados em três níveis de comprimento de onda (X, Y, Z) medidos a I_F= 20 mA.

• X:520 nm a 525 nm
• Y:525 nm a 530 nm
• Z:530 nm a 535 nm

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que são cruciais para o projeto do circuito e gestão térmica. Estes gráficos ilustram a relação entre parâmetros-chave em condições variáveis.

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva mostra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Os projetistas devem considerar esta redução em ambientes de alta temperatura.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:Este gráfico demonstra a relação não linear entre a corrente de acionamento e a saída de luz. Operar acima da corrente recomendada leva a uma eficiência diminuída e a um envelhecimento acelerado.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:A curva IV é essencial para selecionar o resistor limitador de corrente apropriado. A V_Ftípica de 3.3V a 20mA é um parâmetro de projeto chave.
• Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente:Esta curva de redução indica a corrente direta máxima permitida em função da temperatura ambiente para permanecer dentro dos limites de dissipação de potência.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Contorno do Encapsulamento

O LED SMD 22-21 tem um encapsulamento retangular compacto. As dimensões nominais são 2.2 mm de comprimento e 2.1 mm de largura, com uma altura tipicamente em torno de 1.0-1.2 mm (a altura exata deve ser confirmada no desenho dimensional). O encapsulamento apresenta dois terminais ânodo/cátodo na parte inferior. Todas as tolerâncias não especificadas são ±0.1 mm. É fornecida uma sugestão de layout de pads para o projeto do PCB, mas aconselha-se os engenheiros a modificá-la com base no seu processo de montagem específico e requisitos térmicos.

5.2 Identificação da Polaridade

O cátodo é tipicamente marcado, muitas vezes por um ponto verde, um entalhe no encapsulamento ou um canto chanfrado. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem para evitar danos por polarização reversa.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

Recomenda-se um perfil de refluxo sem chumbo (Pb-free):

• Pré-aquecimento:150–200°C por 60–120 segundos.
• Tempo Acima do Líquidus (217°C):60–150 segundos.
• Temperatura de Pico:260°C máximo, mantida por um máximo de 10 segundos.
• Taxa de Aquecimento:Máximo 6°C/segundo.
• Tempo Acima de 255°C:Máximo 30 segundos.
• Taxa de Arrefecimento:Máximo 3°C/segundo.

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. Use um ferro de baixa potência (≤25W) e permita um intervalo de arrefecimento de pelo menos 2 segundos entre soldar cada terminal. Evite aplicar tensão mecânica ao corpo do LED durante o aquecimento.

6.3 Armazenamento e Manuseamento

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

• Antes de Abrir:Armazenar a ≤30°C e ≤90% de Humidade Relativa (HR).
• Depois de Abrir (Vida Útil no Chão de Fábrica):1 ano a ≤30°C e ≤60% HR. As peças não utilizadas devem ser resseladas no saco à prova de humidade.
• Secagem (Baking):Se o indicador de dessecante mudar de cor ou o tempo de armazenamento for excedido, seque a 60 ±5 °C durante 24 horas antes de usar.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e Bobina

O produto é fornecido em fita transportadora relevada com uma largura de 8 mm, enrolada numa bobina padrão de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro. Cada bobina contém 2000 peças. São fornecidas dimensões detalhadas da bobina e da fita transportadora para compatibilidade com alimentadores automáticos.

7.2 Informação da Etiqueta

A etiqueta da bobina contém informações críticas para rastreabilidade e aplicação correta:

• CPN:Número do Produto do Cliente
• P/N:Número do Produto do Fabricante (ex., 22-21/GHC-YR1S2/2C)
• QTY:Quantidade de Embalagem
• CAT:Classe de Intensidade Luminosa (ex., S2)
• HUE:Classe de Cromaticidade/Comprimento de Onda Dominante (ex., Y)
• REF:Classe de Tensão Direta
• LOT No:Número do Lote de Fabrico

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Aplicações Típicas

Este LED é adequado para uma ampla gama de funções de indicação e retroiluminação de baixa potência:

• Telecomunicações:Indicadores de estado e retroiluminação de teclado em telefones e máquinas de fax.
• Eletrónica de Consumo:Retroiluminação plana para pequenos painéis LCD, retroiluminação para interruptores e símbolos em painéis de controlo.
• Indicação de Uso Geral:Estado de energia, indicação de modo e outros feedbacks visuais em vários dispositivos eletrónicos.

8.2 Considerações de Projeto Críticas

Limitação de Corrente é Obrigatória:Um resistor limitador de corrente externo deve ser sempre usado em série com o LED. A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo e uma gama de tolerância apertada. Um ligeiro aumento na tensão de alimentação pode causar um grande aumento, potencialmente destrutivo, na corrente direta se não for devidamente limitada. O valor do resistor pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use sempre a V_Fmáxima da ficha técnica para um projeto conservador.

Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garantir uma área de cobre adequada no PCB em torno dos pads do LED ajuda a dissipar calor, mantendo a saída luminosa e a longevidade, especialmente em condições de alta temperatura ambiente.

Proteção contra ESD:Embora classificado para 150V HBM, devem ser seguidas as precauções padrão de manuseamento ESD durante a montagem e manuseamento.

8.3 Restrições de Aplicação

Este componente é projetado para aplicações comerciais e industriais gerais. Não é especificamente qualificado ou garantido para uso em sistemas de alta confiabilidade ou críticos para a segurança, como equipamentos militares/aeroespaciais, sistemas de segurança automóvel (ex., airbags, travagem) ou equipamentos médicos de suporte à vida. Para tais aplicações, devem ser adquiridos componentes com qualificações e dados de confiabilidade apropriados.

9. Comparação e Posicionamento Técnico

O encapsulamento 22-21 representa um equilíbrio entre miniaturização e facilidade de manuseamento. Comparado com LEDs com terminais maiores (ex., 3mm ou 5mm), oferece uma pegada dramaticamente menor e é adequado para montagem automática. Comparado com encapsulamentos menores do tipo chip-scale (CSP), proporciona melhores características de manuseamento para processos SMT padrão e geralmente tem um ângulo de visão mais definido devido à sua lente moldada. A cor verde brilhante, alcançada com a tecnologia InGaN, oferece maior eficiência luminosa e melhor saturação de cor em comparação com tecnologias mais antigas como GaP, tornando-a ideal para aplicações de indicação vívidas.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

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 qual a distribuição espectral de potência é máxima. 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: Posso acionar este LED sem um resistor se a minha fonte de alimentação for exatamente 3.3V?

R: Não. Isto é extremamente perigoso. A tensão direta varia de unidade para unidade (2.7V a 3.7V) e diminui com a temperatura. Uma fonte de 3.3V poderia facilmente sobrecarregar um LED com uma V_Fbaixa, levando a uma falha rápida. Use sempre um resistor em série.

P: Como interpreto os códigos de classificação (ex., S2/Y) ao encomendar?

R: O código de classificação especifica o grau de desempenho. \"S2/Y\" significa que o LED pertence ao lote de maior intensidade luminosa (225-285 mcd) e ao lote de comprimento de onda dominante intermédio (525-530 nm). Especificar lotes permite uma consistência mais apertada na aparência do seu produto.

P: É necessária limpeza após a soldadura?

R: A resina transparente é geralmente resistente a solventes de limpeza comuns, mas a compatibilidade deve ser verificada. Evite a limpeza ultrassónica, pois pode danificar as ligações internas do fio.

11. Estudo de Caso de Projeto e Utilização

Cenário: Projetar um Indicador de Estado para um Dispositivo Portátil

Um projetista está a criar uma coluna Bluetooth compacta. É necessário um indicador de ligação brilhante e fiável. O LED verde brilhante 22-21 é selecionado pelo seu tamanho pequeno e alta visibilidade.

Passos do Projeto:

1. O dispositivo usa uma linha de alimentação USB de 5V.

2. A corrente direta alvo (I_F) é definida para 15 mA para um equilíbrio entre brilho e consumo de energia.

3. Usando a V_Fmáxima de 3.7V para um projeto conservador: R = (5V - 3.7V) / 0.015A = 86.7 Ω. É selecionado o valor padrão mais próximo de 91 Ω.

4. Potência no resistor: P = I²R = (0.015)²* 91 = 0.0205 W. Um resistor padrão de 1/10W ou 1/8W é suficiente.

5. O layout do PCB inclui pads de alívio térmico moderados ligados a um pequeno plano de terra para dissipação de calor.

6. A lista de materiais (BOM) especifica o LED com o código de classificação \"S1/Y\" para garantir uma cor verde brilhante consistente em todas as unidades de produção.

Esta abordagem garante um indicador robusto e duradouro que atende aos requisitos estéticos e funcionais do produto.

12. Princípio de Funcionamento

Este LED é um dispositivo fotónico semicondutor. Baseia-se num chip de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). Quando uma tensão direta que excede o potencial de junção do díodo é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa a partir das camadas semicondutoras do tipo n e tipo p, respetivamente. Estes portadores de carga recombinam-se, libertando energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga InGaN determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, verde brilhante em torno de 518-535 nm. O encapsulamento de resina epóxi transparente protege o chip, atua como uma lente para moldar a saída de luz num ângulo de visão de 130 graus e pode conter fósforos ou difusores (embora para este tipo monocromático, seja provavelmente transparente).

13. Tendências Tecnológicas

O encapsulamento 22-21 faz parte de uma tendência de longo prazo da indústria em direção à miniaturização, maior eficiência e melhor capacidade de fabrico na optoeletrónica. O uso de materiais InGaN para LEDs verdes representa um avanço significativo em relação a tecnologias mais antigas, oferecendo maior eficiência e melhor estabilidade de cor. Os desenvolvimentos futuros nesta classe de dispositivos podem focar-se em aumentar ainda mais a eficácia luminosa (lúmens por watt), melhorar a reprodução de cor para aplicações de espectro mais amplo e aumentar a confiabilidade em condições de temperatura e humidade mais elevadas. A procura por materiais isentos de halogéneos e amigos do ambiente continuará a ser uma forte influência regulatória e de mercado. A integração com drivers inteligentes para dimerização e controlo de cor é também uma área em crescimento, embora tipicamente implementada ao nível do sistema e não dentro do próprio encapsulamento discreto do LED.