Folha de Dados Técnicos do LED SMD 17-215/S2C-AQ1R2B/3T - Laranja Brilhante - 2.0x1.25x0.8mm - 2.35V Máx. - 60mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para o diodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD) 17-215/S2C-AQ1R2B/3T. Este componente é do tipo monocromático, emitindo uma luz laranja brilhante, e é construído utilizando material semicondutor de AlGaInP encapsulado em resina transparente. A sua principal vantagem de projeto é o seu fator de forma compacto, que permite reduções significativas no tamanho da placa de circuito impresso (PCB), permite uma maior densidade de componentes, minimiza o espaço de armazenamento necessário e, em última análise, contribui para o desenvolvimento de equipamentos finais mais pequenos. A natureza leve do encapsulamento torna-o ainda uma escolha ideal para aplicações miniaturizadas e com restrições de espaço.

1.1 Características Principais e Conformidade

O LED é fornecido em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, garantindo compatibilidade com equipamentos padrão de montagem automática pick-and-place. Foi concebido para ser utilizado com processos de soldadura por refluxo por infravermelhos e por fase de vapor, facilitando a integração em linhas de produção modernas. O produto é fabricado como um componente sem chumbo e mantém-se em conformidade com a diretiva Restrição de Substâncias Perigosas (RoHS). Também cumpre os regulamentos REACH da UE e atende aos requisitos livres de halogéneos, com o teor de bromo (Br) e cloro (Cl) cada um abaixo de 900 ppm e o seu total combinado abaixo de 1500 ppm.

1.2 Aplicações Alvo

Este LED é adequado para uma variedade de funções de indicação e retroiluminação. As áreas de aplicação comuns incluem retroiluminação para painéis de instrumentos e interruptores automotivos, indicadores de estado e retroiluminação de teclado em dispositivos de telecomunicações como telefones e máquinas de fax, unidades de retroiluminação plana para ecrãs de cristais líquidos (LCD) e uso geral como indicador onde seja necessário um sinal laranja brilhante.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os valores máximos absolutos definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estes valores são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C e não devem ser excedidos em quaisquer condições de operação. A tensão reversa máxima (VR) é de 5V. A corrente direta contínua máxima (IF) é de 25 mA. Para operação pulsada, é permitida uma corrente direta de pico (IFP) de 60 mA sob um ciclo de trabalho de 1/10 a 1 kHz. A dissipação de potência máxima (Pd) é de 60 mW. O dispositivo pode suportar uma descarga eletrostática (ESD) de 2000V de acordo com o Modelo do Corpo Humano (HBM). A faixa de temperatura de operação (Topr) é de -40°C a +85°C, enquanto a faixa de temperatura de armazenamento (Tstg) é ligeiramente mais ampla, de -40°C a +90°C. Para soldagem, o componente pode suportar perfis de refluxo com uma temperatura de pico de 260°C por até 10 segundos, ou soldagem manual com uma temperatura da ponta do ferro de 350°C por um máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

As características eletro-ópticas são os parâmetros de desempenho principais, medidos a Ta=25°C e uma corrente de teste padrão de IF=20 mA. A intensidade luminosa (Iv) tem uma faixa típica, com valores mínimos e máximos específicos definidos pelo sistema de classificação (binning). O ângulo de visão (2θ1/2), onde a intensidade luminosa é metade do valor no eixo, é tipicamente de 130 graus, proporcionando um padrão de emissão amplo. A saída de luz é caracterizada pelas suas propriedades espectrais: o comprimento de onda de pico (λp) é tipicamente 611 nm, enquanto o comprimento de onda dominante (λd) varia entre 600,5 nm e 612,5 nm dependendo do bin. A largura de banda espectral (Δλ) é tipicamente 17 nm. A característica elétrica é definida pela tensão direta (VF), que varia de 1,75V a 2,35V. A corrente reversa (IR) é garantida como sendo 10 μA ou menos quando uma tensão reversa de 5V é aplicada, notando que o dispositivo não foi concebido para operação em polarização reversa.

2.3 Considerações Térmicas

Embora não detalhado explicitamente numa secção separada, a gestão térmica está implícita nas especificações. A dissipação de potência máxima de 60 mW e a faixa de temperatura de operação até +85°C definem a janela de operação térmica. Os projetistas devem garantir que a temperatura da junção não exceda o seu limite máximo, que é influenciado pelo layout do PCB, área de cobre e condições ambientais. Uma dissipação de calor adequada através das almofadas de solda do PCB é essencial para manter a fiabilidade a longo prazo e prevenir a degradação da saída luminosa.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

O produto é classificado em bins com base em três parâmetros-chave para garantir consistência dentro de um lote de produção e permitir que os projetistas selecionem componentes que correspondam aos seus requisitos específicos de tolerância.

3.1 Classificação da Intensidade Luminosa

A intensidade luminosa é categorizada em quatro códigos de bin: Q1, Q2, R1 e R2. O bin Q1 cobre intensidades de 72,00 mcd a 90,00 mcd. Q2 varia de 90,00 mcd a 112,00 mcd. R1 abrange 112,00 mcd a 140,00 mcd. O bin de maior saída, R2, inclui LEDs de 140,00 mcd a 180,00 mcd. Uma tolerância de ±11% aplica-se dentro de cada bin.

3.2 Classificação do Comprimento de Onda Dominante

O comprimento de onda dominante, que se correlaciona com a cor percebida, é classificado em quatro códigos: D8, D9, D10 e D11. D8 cobre 600,50 nm a 603,50 nm. D9 cobre 603,50 nm a 606,50 nm. D10 cobre 606,50 nm a 609,50 nm. D11 cobre 609,50 nm a 612,50 nm. Uma tolerância apertada de ±1 nm é mantida dentro de cada bin.

3.3 Classificação da Tensão Direta

A tensão direta é classificada em três bins para auxiliar no projeto de regulação de corrente. O Bin 0 cobre 1,75V a 1,95V. O Bin 1 cobre 1,95V a 2,15V. O Bin 2 cobre 2,15V a 2,35V. Uma tolerância de ±0,1V é especificada para cada bin.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados referencia curvas típicas de características eletro-ópticas. Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, as curvas padrão para tais LEDs normalmente incluiriam a relação entre a corrente direta (IF) e a tensão direta (VF), mostrando a característica exponencial IV do díodo. Outra curva crucial descreveria a intensidade luminosa relativa em função da corrente direta, ilustrando como a saída de luz aumenta com a corrente até ao valor máximo nominal. Um terceiro gráfico importante mostraria a variação da intensidade luminosa com a temperatura ambiente, tipicamente demonstrando uma diminuição na saída à medida que a temperatura sobe. Finalmente, um gráfico de distribuição espectral mostraria a potência radiante relativa em função do comprimento de onda, centrado no pico de 611 nm, com a largura de banda de 17 nm claramente visível. Estas curvas são essenciais para os projetistas preverem o desempenho em condições de teste não padrão.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED está alojado num encapsulamento SMD padrão. As dimensões principais (em milímetros) são as seguintes, com uma tolerância geral de ±0,1mm salvo indicação em contrário: O comprimento total do encapsulamento é de 2,0 mm. A largura é de 1,25 mm. A altura é de 0,8 mm. O identificador do cátodo é tipicamente um entalhe ou uma marca verde no encapsulamento. O desenho detalhado inclui o espaçamento das almofadas (ex.: 1,5 mm entre centros) e recomendações do padrão de solda para garantir uma soldagem adequada e estabilidade mecânica.

5.2 Identificação da Polaridade

A polaridade correta é crítica para a operação. O encapsulamento incorpora um marcador visual, como um canto chanfrado ou um ponto colorido, para identificar o terminal do cátodo. Os projetistas devem alinhar este marcador com a almofada de cátodo correspondente no layout do PCB para evitar ligação reversa, o que poderia levar a falha imediata ou degradação do desempenho se a tensão reversa máxima for excedida.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

Para soldagem por refluxo sem chumbo, deve ser seguido um perfil de temperatura específico. A zona de pré-aquecimento deve subir da temperatura ambiente para entre 150°C e 200°C ao longo de 60 a 120 segundos. A zona crítica de refluxo requer que a temperatura esteja acima de 217°C (o ponto de fusão da solda típica sem chumbo) durante 60 a 150 segundos, com a temperatura de pico não excedendo 260°C por mais de 10 segundos. A taxa máxima de aquecimento até ao pico deve ser de 6°C por segundo, e o tempo acima de 255°C deve ser limitado a um máximo de 30 segundos. A taxa de arrefecimento não deve exceder 3°C por segundo. A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes no mesmo componente.

6.2 Instruções para Soldagem Manual

Se for necessária soldagem manual, é necessário extremo cuidado. A temperatura da ponta do ferro de soldar deve estar abaixo de 350°C. O tempo de contacto para cada terminal deve ser limitado a 3 segundos ou menos. A potência do ferro de soldar deve ser de 25W ou menos. Deve ser deixado um intervalo de pelo menos 2 segundos entre soldar os dois terminais para evitar acumulação excessiva de calor. É fortemente aconselhado o uso de um ferro de soldar de dupla cabeça para qualquer trabalho de reparação para aquecer simultaneamente ambos os terminais e evitar stress mecânico.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Este componente é sensível à humidade. O saco à prova de humidade não deve ser aberto até que as peças estejam prontas para uso. Após a abertura, os LEDs não utilizados devem ser armazenados num ambiente de 30°C ou menos e 60% de humidade relativa (HR) ou menos. A "vida útil após abertura" do saco é de 168 horas (7 dias). Se este tempo for excedido ou se o indicador de humidade (sílica gel) tiver mudado de cor, os componentes devem ser aquecidos a 60°C ±5°C durante 24 horas antes do uso para remover a humidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" durante o refluxo.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Bobina e da Fita

Os LEDs são embalados em fita transportadora relevada com uma largura de 8 mm. A fita é enrolada numa bobina padrão de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro. Cada bobina contém 3000 peças. São fornecidas dimensões detalhadas para a bobina, incluindo diâmetro do cubo e largura do flange, bem como as dimensões precisas dos compartimentos da fita transportadora e da fita de cobertura.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém informações críticas para rastreabilidade e identificação: CPN (Número do Produto do Cliente), P/N (Número do Produto do Fabricante, ex.: 17-215/S2C-AQ1R2B/3T), QTY (Quantidade de Embalagem), CAT (Classificação/Intensidade Luminosa), HUE (Coordenadas de Cromaticidade & Classificação/Comprimento de Onda Dominante), REF (Classificação/Tensão Direta) e LOT No (Número do Lote de Fabricação para rastreabilidade).

7.3 Embalagem Resistente à Humidade

A bobina é selada dentro de um saco à prova de humidade de laminado de alumínio juntamente com um pacote de dessecante e um cartão indicador de humidade. Esta embalagem garante que os componentes permaneçam secos durante o transporte e armazenamento até ao ponto de uso.

8. Recomendações para Projeto de Aplicação

8.1 Limitação de Corrente e Proteção

Um resistor limitador de corrente externo é obrigatório para uma operação segura. A tensão direta do LED tem um coeficiente de temperatura negativo e uma tolerância de fabrico. Um ligeiro aumento na tensão de alimentação ou uma diminuição na VF pode causar um grande aumento, potencialmente destrutivo, na corrente direta. O valor do resistor deve ser calculado com base na tensão de alimentação (Vs), na tensão direta máxima (VF_max do bin) na corrente desejada e na corrente direta alvo (IF, não excedendo 25 mA contínuos). A fórmula é R = (Vs - VF) / IF. Usar o VF mínimo para o cálculo garante que a corrente não excede o limite nas piores condições.

8.2 Considerações sobre o Layout do PCB

O padrão de solda do PCB deve corresponder à pegada recomendada para garantir a formação adequada do filete de solda e resistência mecânica. Uma área de cobre adequada conectada às almofadas térmicas (se existirem) ou aos trilhos do ânodo/cátodo ajuda a dissipar o calor. Evite colocar o LED perto de outras fontes de calor significativas. Certifique-se de que a marcação de polaridade na serigrafia do PCB corresponde claramente à marcação do encapsulamento.

8.3 Restrições de Aplicação

Este LED comercial padrão não foi especificamente projetado ou qualificado para aplicações de alta fiabilidade onde uma falha possa levar a ferimentos graves ou perdas. Isto inclui, mas não se limita a, sistemas militares e aeroespaciais, sistemas de segurança automotiva (ex.: airbags, travagem) e equipamentos médicos de suporte à vida. Para tais aplicações, devem ser adquiridos componentes com as qualificações automotivas ou médicas apropriadas. As especificações neste documento garantem o desempenho apenas quando o dispositivo é utilizado dentro dos valores máximos absolutos declarados e das condições de operação recomendadas.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs tradicionais com terminais, este tipo SMD oferece vantagens significativas: uma pegada muito menor permitindo layouts de maior densidade, adequação para montagem automática reduzindo custos de mão de obra e melhor acoplamento térmico ao PCB através das juntas de solda. Dentro do segmento de LEDs SMD laranja, esta peça específica diferencia-se pelo uso da tecnologia AlGaInP, que tipicamente oferece maior eficiência e melhor pureza de cor do que tecnologias mais antigas como GaAsP para cores laranja/vermelho. O amplo ângulo de visão de 130 graus torna-o adequado para aplicações que requerem visibilidade ampla, em oposição aos LEDs de ângulo estreito usados para iluminação focada. A sua conformidade com os padrões livres de halogéneos e RoHS alinha-o com os regulamentos ambientais modernos.

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 (λp) é o comprimento de onda no qual a potência óptica emitida é máxima. O comprimento de onda dominante (λd) é o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponde à cor percebida da saída do LED. Para LEDs com um espectro simétrico, estão frequentemente próximos, mas o λd é mais relevante para aplicações baseadas em cor.

P: Posso acionar este LED sem um resistor limitador de corrente se usar uma fonte de tensão constante igual à sua VF típica?

R: Não. Isto é extremamente perigoso e provavelmente destruirá o LED. A VF tem tolerância e varia com a temperatura. Uma fonte de tensão supostamente "constante" deve ter uma impedância de saída que limite ativamente a corrente, que é efetivamente o que um resistor em série faz.

P: Por que a faixa de temperatura de armazenamento é mais ampla do que a faixa de operação?

R: A faixa de operação considera os stresses elétricos e térmicos ativos que podem acelerar mecanismos de falha. A faixa de armazenamento é para componentes passivos onde apenas a estabilidade do material e a entrada de humidade são as principais preocupações, permitindo uma janela de temperatura ligeiramente mais ampla.

P: O que acontece se eu exceder a vida útil de 7 dias após abrir o saco?

R: O componente absorve humidade do ar. Durante a soldagem por refluxo, esta humidade pode vaporizar-se rapidamente, causando delaminação interna ou fissuras ("efeito pipoca"), levando a falha imediata ou latente. É necessário o aquecimento (baking) conforme especificado para expulsar esta humidade.

11. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Projetar um painel de indicadores de estado com brilho uniforme.Um projetista precisa de 20 indicadores laranja num painel de controlo. Para garantir uniformidade visual, deve especificar LEDs do mesmo bin de intensidade luminosa (ex.: todos R1) e do mesmo bin de comprimento de onda dominante (ex.: todos D10). Planeiam usar uma alimentação de 5V. Selecionando o pior caso VF_max de 2,35V do bin 2 e uma corrente alvo de 20 mA, o valor do resistor em série é R = (5V - 2,35V) / 0,020A = 132,5 Ohms. O valor padrão mais próximo é 130 Ohms. A potência dissipada no resistor é (5V-2,35V)*0,02A = 0,053W, portanto um resistor padrão de 1/8W (0,125W) é suficiente. O layout do PCB deve usar o padrão de solda recomendado, e todos os LEDs devem ser colocados na placa e soldados numa única passagem de refluxo para garantir um histórico térmico consistente.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

A emissão de luz neste LED baseia-se no princípio da eletroluminescência numa junção p-n semicondutora feita de Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio (AlGaInP). Quando uma tensão direta que excede o potencial interno da junção é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa. Lá, os eletrões recombinam-se com as lacunas, libertando energia. Num semicondutor de banda proibida direta como o AlGaInP, uma porção significativa desta energia é libertada como fotões (luz). A composição específica da liga de AlGaInP determina a energia da banda proibida, que dita diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida. Para o laranja brilhante, a banda proibida corresponde a fotões com um comprimento de onda em torno de 611 nm. A resina epóxi transparente do encapsulamento protege o chip semicondutor, fornece suporte mecânico e molda o feixe de luz de saída.

13. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos

A tendência geral nos LEDs SMD é em direção a uma maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt elétrico), melhor consistência de cor através de classificação (binning) mais apertada e maior fiabilidade sob condições de temperatura e corrente mais elevadas. O encapsulamento continua a evoluir para uma melhor gestão térmica, permitindo correntes de acionamento mais altas em pegadas menores. Há também uma tendência para opções espectrais mais amplas dentro de uma única plataforma de encapsulamento. Além disso, a integração de eletrónica de controlo a bordo (ex.: drivers de corrente constante, controladores PWM) nos encapsulamentos de LED é uma tendência crescente, simplificando o projeto do circuito para o utilizador final. A conformidade ambiental, como materiais livres de halogéneos e uma maior redução de substâncias perigosas, continua a ser um motor-chave de desenvolvimento em toda a indústria.