Ficha Técnica LED SMD 12-215/R6C-AR1S1B/3C - Dimensões 1.7x1.7x0.7mm - Tensão 1.75-2.35V - Vermelho Brilhante - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações técnicas para a série 12-215 de LED SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície). Este componente é um LED monocromático de cor vermelho brilhante, projetado para processos modernos de montagem eletrónica. As suas principais vantagens incluem uma pegada significativamente reduzida em comparação com LEDs do tipo com terminais, permitindo uma maior densidade de embalagem em PCBs, requisitos de armazenamento reduzidos e, em última análise, contribuindo para designs de produtos finais mais compactos. A construção leve torna-o ainda ideal para aplicações miniaturas e portáteis.

1.1 Características Principais e Conformidade

O LED é fornecido em fita de 8mm enrolada numa bobina de 7 polegadas de diâmetro, sendo totalmente compatível com equipamentos automáticos padrão de pick-and-place para fabrico em volume elevado. Foi concebido para suportar processos de soldadura por reflow por infravermelhos e por fase de vapor. O produto é construído com materiais sem chumbo e está em conformidade com regulamentações ambientais e de segurança chave, incluindo a diretiva RoHS da UE, o REACH da UE e requisitos sem halogéneos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). O próprio produto é mantido dentro das especificações compatíveis com a RoHS.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Aprofundada

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros de desempenho do LED, conforme definidos na ficha técnica. Todos os valores são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C, salvo indicação em contrário.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os Valores Máximos Absolutos definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estes não são condições de operação. As classificações para este LED são: uma tensão reversa máxima (VR) de 5V; uma corrente direta contínua (IF) de 25mA; uma corrente direta de pico (IFP) de 60mA permitida apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10 @ 1kHz); e uma dissipação de potência máxima (Pd) de 60mW. O dispositivo pode suportar uma descarga eletrostática (ESD) de 2000V de acordo com o Modelo do Corpo Humano (HBM). A gama de temperatura de operação é de -40°C a +85°C, com uma gama de temperatura de armazenamento ligeiramente mais ampla de -40°C a +90°C. O perfil de temperatura de soldadura é crítico: para reflow, é especificado um pico de 260°C por um máximo de 10 segundos, enquanto para soldadura manual, a temperatura da ponta do ferro não deve exceder 350°C por um máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Óticas

As características eletro-óticas definem o desempenho do dispositivo em condições normais de operação. Com uma corrente direta (IF) de 20mA, a intensidade luminosa (Iv) tem uma gama típica de bin de 112.0 mcd a 225.0 mcd. O ângulo de visão (2θ1/2) é amplo, de 130 graus. A saída de luz está no espectro do vermelho brilhante, com um comprimento de onda de pico (λp) tipicamente em 632 nm e um comprimento de onda dominante (λd) variando de 617.5 nm a 633.5 nm, dependendo do bin. A largura de banda espectral (Δλ) é tipicamente de 20 nm. A tensão direta (VF) necessária para atingir 20mA varia de 1.75V a 2.35V. A corrente reversa (IR) é muito baixa, com um máximo de 10 μA quando é aplicada uma polarização reversa de 5V.

3. Explicação do Sistema de Binning

O LED é classificado em bins para parâmetros chave, de forma a garantir consistência na aplicação. Isto permite aos designers selecionar componentes que cumpram requisitos específicos de brilho e cor.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A intensidade luminosa é classificada em três códigos de bin: R1 (112.0 - 140.0 mcd), R2 (140.0 - 180.0 mcd) e S1 (180.0 - 225.0 mcd), todos medidos a IF=20mA.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

O comprimento de onda dominante, que se correlaciona com a cor percebida, é classificado em quatro códigos: E4 (617.5 - 621.5 nm), E5 (621.5 - 625.5 nm), E6 (625.5 - 629.5 nm) e E7 (629.5 - 633.5 nm), medidos a IF=20mA.

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em três códigos: 0 (1.75 - 1.95 V), 1 (1.95 - 2.15 V) e 2 (2.15 - 2.35 V), medidos a IF=20mA. O sufixo do número de peça (ex., /3C) provavelmente correlaciona-se com combinações específicas de bins.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as curvas eletro-óticas típicas para um LED deste tipo incluiriam vários gráficos chave essenciais para o design.

4.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

Esta curva mostra a relação entre a corrente que flui através do LED e a tensão nos seus terminais. É não linear, com uma tensão característica de "joelho" (à volta da VF típica) acima da qual a corrente aumenta rapidamente com pequenos aumentos de tensão. Isto realça a necessidade crítica de um circuito limitador de corrente (como uma resistência em série ou um driver de corrente constante) para prevenir fuga térmica e destruição.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Este gráfico ilustra como a saída de luz aumenta com a corrente direta. É geralmente linear dentro da gama de operação recomendada, mas saturará a correntes mais elevadas. Operar acima do valor máximo absoluto leva a uma queda de eficiência e degradação acelerada.

4.3 Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente

A saída de luz de um LED diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta curva é crucial para aplicações que operam em ambientes de temperatura elevada, pois ajuda os designers a reduzir o brilho esperado ou a implementar gestão térmica para manter o desempenho.

4.4 Distribuição Espectral

Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico em ~632 nm e a largura de banda espectral de ~20 nm, confirmando a saída monocromática vermelho brilhante.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem e Identificação de Polaridade

O LED tem uma embalagem SMD retangular compacta. Um desenho dimensionado indica um tamanho do corpo de aproximadamente 1.7mm de comprimento e largura, com uma altura de cerca de 0.7mm (tolerâncias específicas são ±0.1mm, salvo indicação). A polaridade está claramente marcada: o cátodo é identificado por uma marca distintiva no topo da embalagem e um chanfro ou entalhe correspondente num dos lados na vista inferior. A orientação correta da polaridade durante a montagem é obrigatória para o funcionamento adequado.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A manipulação e soldadura adequadas são críticas para a fiabilidade.

6.1 Requisito de Limitação de Corrente

É absolutamente necessária uma resistência ou circuito limitador de corrente externo. A característica exponencial I-V do LED significa que um pequeno aumento na tensão pode causar um aumento grande e destrutivo na corrente.

6.2 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Os LEDs são embalados num saco resistente à humidade com dessecante. O saco não deve ser aberto até estar pronto para uso. Antes de abrir, armazenar a ≤30°C e ≤90% de HR. Após abertura, a "vida útil no chão de fábrica" é de 1 ano sob ≤30°C e ≤60% de HR. As peças não utilizadas devem ser resseladas. Se o indicador de dessecante mudar de cor ou se o tempo de armazenamento for excedido, é necessário um tratamento de cozedura a 60±5°C durante 24 horas antes da soldadura por reflow.

6.3 Perfil de Soldadura por Reflow

É especificado um perfil de reflow sem chumbo. Os parâmetros chave incluem: uma fase de pré-aquecimento entre 150-200°C durante 60-120 segundos; um tempo acima do líquido (217°C) de 60-150 segundos; uma temperatura de pico não excedendo 260°C, mantida por um máximo de 10 segundos; e taxas máximas de aquecimento e arrefecimento de 6°C/seg e 3°C/seg, respetivamente. O reflow não deve ser realizado mais do que duas vezes. Evitar stress mecânico na embalagem durante o aquecimento e não deformar o PCB após a soldadura.

6.4 Soldadura Manual e Reparação

Se for necessária soldadura manual, usar um ferro de soldar com temperatura da ponta <350°C, aplicar calor a cada terminal por ≤3 segundos, e usar um ferro de baixa potência (<25W). Permitir um intervalo de arrefecimento de >2 segundos entre terminais. A reparação após a soldadura inicial é desencorajada. Se for inevitável, deve ser usado um ferro de soldar de duas pontas para aquecer simultaneamente ambos os terminais e evitar danos nas ligações internas por fios devido ao stress térmico.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Bobina e da Fita

Os componentes são entregues em fita transportadora relevada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro. Cada bobina contém 3000 peças. São fornecidas dimensões detalhadas para os bolsos da fita transportadora e para a bobina, de forma a garantir compatibilidade com alimentadores automáticos.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém vários campos chave: CPN (Número de Produto do Cliente), P/N (Número de Produto), QTY (Quantidade de Embalagem), CAT (Classificação/Intensidade Luminosa), HUE (Cromaticidade/Comprimento de Onda Dominante), REF (Classificação/Tensão Direta) e LOT No (Número de Lote Rastreável).

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED é bem adequado para várias funções de indicação e retroiluminação. Aplicações 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; retroiluminação plana para pequenos LCDs, interruptores e símbolos; e uso geral como indicador em eletrónica de consumo.

8.2 Considerações de Design

Os designers devem considerar vários fatores: 1) Implementar sempre uma resistência em série ou um driver de corrente constante com base na tensão de alimentação e no bin de tensão direta do LED. 2) Considerar os efeitos térmicos na intensidade luminosa, especialmente em espaços fechados ou altas temperaturas ambientes. 3) Garantir que o layout das pastilhas do PCB corresponde às dimensões da embalagem e permite a formação adequada do filete de solda. 4) Seguir as rigorosas diretrizes de sensibilidade à humidade e perfil de reflow para prevenir fissuras ou delaminação da embalagem.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs antigos de orifício passante, este tipo SMD oferece uma redução drástica no tamanho e peso, permitindo designs modernos miniaturizados. O amplo ângulo de visão de 130 graus proporciona boa visibilidade fora do eixo, o que é vantajoso para indicadores de painel. O uso do material semicondutor AlGaInP é típico para LEDs vermelhos e âmbar de alta eficiência, oferecendo bom brilho. A conformidade com normas ambientais modernas (sem chumbo, sem halogéneos) é um diferenciador chave para produtos que visam mercados globais com regulamentações rigorosas.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Porque é que uma resistência limitadora de corrente é obrigatória?

R: A tensão direta do LED tem um coeficiente de temperatura negativo e uma curva I-V acentuada. Sem uma resistência, qualquer pequeno aumento na tensão de alimentação ou diminuição na VF devido ao aquecimento causa um aumento exponencial na corrente, levando a uma falha imediata.

P: O que significam os códigos de bin (R1, E5, 0) para o meu design?

R: Eles especificam as gamas garantidas para brilho (CAT), cor (HUE) e tensão (REF). Para uma aparência consistente numa matriz de múltiplos LEDs, especifique bins apertados para HUE e CAT. Para o design da fonte de alimentação, o bin de tensão determina o cálculo do valor da resistência.

P: Posso usar este LED no exterior?

R: A gama de temperatura de operação estende-se de -40°C a +85°C, o que cobre muitas condições exteriores. No entanto, a exposição prolongada à radiação UV e humidade pode degradar a resina epóxi ao longo do tempo. Para ambientes agressivos, considere LEDs com revestimento conformado ou especificamente classificados para uso exterior.

P: Quantas vezes posso fazer reflow neste LED?

R: A ficha técnica afirma explicitamente que a soldadura por reflow não deve ser feita mais do que duas vezes. Cada ciclo de reflow sujeita a embalagem a stress térmico, potencialmente enfraquecendo as ligações internas ou causando delaminação.

11. Exemplo Prático de Caso de Uso

Cenário: Projetar um painel indicador de estado com 10 LEDs vermelhos uniformes.

1. Seleção de Parâmetros:Escolha bins para consistência. Selecione o bin HUE E6 (625.5-629.5 nm) e o bin CAT R2 (140.0-180.0 mcd) para cor e brilho equilibrados. Assuma o bin VF 1 (1.95-2.15V).

2. Design do Circuito:Usando uma alimentação de 5V. Para o pior caso VF_min (1.95V), a resistência em série necessária R = (Valimentação - VF) / IF = (5V - 1.95V) / 0.020A = 152.5Ω. Para VF_max (2.15V), R = (5V - 2.15V) / 0.020A = 142.5Ω. Selecionar uma resistência padrão de 150Ω mantém a corrente entre 19mA e 20.3mA, dentro do limite de 25mA, e garante brilho consistente em todas as unidades.

3. Layout:Coloque a resistência de 150Ω em série com cada LED. Siga o desenho da embalagem para o padrão de pastilhas de 1.7x1.7mm, garantindo a orientação correta do cátodo.

4. Montagem:Siga rigorosamente as diretrizes de armazenamento de humidade e perfil de reflow sem chumbo.

12. Introdução ao Princípio de Operação

Os Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através de eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, os eletrões do material tipo n recombinam-se com as lacunas do material tipo p na região ativa (composta por AlGaInP neste caso). Este processo de recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor utilizado. A embalagem de resina epóxi serve para proteger o chip semicondutor, moldar o feixe de saída de luz (resultando no ângulo de visão de 130°), e fornecer a estrutura mecânica para soldadura.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral nos LEDs SMD continua em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), maior densidade de potência em embalagens mais pequenas e melhor reprodução de cor e consistência. Há também um forte impulso para uma adoção mais ampla de materiais e processos de fabrico amigos do ambiente. A integração de eletrónica de controlo (como drivers de corrente constante) diretamente nas embalagens de LED é outra área em evolução, simplificando o design do circuito para o utilizador final. Para LEDs do tipo indicador, o foco permanece na fiabilidade, miniaturização e custo-eficácia para montagem automática em volume elevado.