Ficha Técnica do LED SMD 17-215/R6C-AQ1R2B/3T - Vermelho Brilhante - 20mA - 2.35V Máx. - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 17-215 é um LED de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações gerais de sinalização e retroiluminação. Ele utiliza um chip de AIGaInP (Fosfeto de Alumínio Gálio Índio) para produzir uma luz vermelha brilhante. Este componente é caracterizado pelo seu tamanho compacto, o que facilita uma maior densidade de componentes em placas de circuito impresso (PCBs) e permite o design de equipamentos finais menores. O dispositivo é fornecido em fita de 8mm montada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, sendo totalmente compatível com equipamentos padrão de montagem pick-and-place automatizados.

1.1 Características Principais e Conformidade

O LED oferece várias características-chave que se alinham com os padrões modernos de fabricação e ambientais. É compatível com os processos de soldagem por refluxo infravermelho e por fase de vapor, comuns na montagem eletrônica em grande volume. O produto é construído com materiais sem chumbo (Pb-free) e projetado para permanecer em conformidade com a diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas). Também cumpre os regulamentos REACH da UE e atende aos requisitos livres de halogênio, com conteúdo de Bromo (Br) e Cloro (Cl) cada um abaixo de 900 ppm e sua soma abaixo de 1500 ppm.

1.2 Aplicações Alvo

As principais áreas de aplicação para este LED incluem retroiluminação de painéis de instrumentos, interruptores e símbolos. Também é adequado para uso em dispositivos de telecomunicações, como telefones e máquinas de fax, para indicação de status e retroiluminação de teclado. Além disso, pode ser usado para retroiluminação plana em LCDs e para aplicações de indicação de propósito geral onde é necessária uma fonte de luz vermelha pequena e confiável.

2. Especificações Técnicas e Interpretação Objetiva

Esta seção fornece uma análise objetiva e detalhada dos parâmetros elétricos, ópticos e térmicos do dispositivo, conforme definido na ficha técnica. Compreender estes limites é crítico para um design de circuito confiável.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

As Especificações Máximas Absolutas definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Estas não são condições para operação normal.

• Tensão Reversa (VR):5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (IF):25 mA. A máxima corrente DC que pode ser aplicada continuamente.
• Corrente Direta de Pico (IFP):60 mA. Isto é permitido apenas sob condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 a 1 kHz. Permite breves períodos de maior brilho.
• Dissipação de Potência (Pd):60 mW. A potência máxima que o encapsulamento pode dissipar, calculada como Tensão Direta (VF) * Corrente Direta (IF).
• Descarga Eletrostática (ESD):2000 V (Modelo Corpo Humano). Esta classificação indica um nível moderado de sensibilidade à ESD; procedimentos de manuseio adequados são necessários.
• Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente na qual o dispositivo é especificado para operar.
• Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem:O dispositivo pode suportar soldagem por refluxo com uma temperatura de pico de 260°C por até 10 segundos, ou soldagem manual a 350°C por até 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

As Características Eletro-Ópticas são especificadas a uma temperatura de junção (Tj) de 25°C e uma corrente direta (IF) de 20 mA, que é a condição de teste padrão.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 72,00 mcd a um máximo de 180,00 mcd, com um valor típico fornecido. A intensidade real entregue está sujeita a uma tolerância de ±11% e é ainda categorizada em bins (ver Seção 3).
• Ângulo de Visão (2θ1/2):130 graus (típico). Este amplo ângulo de visão torna o LED adequado para aplicações onde a visibilidade a partir de ângulos fora do eixo é importante.
• Comprimento de Onda de Pico (λp):632 nm (típico). O comprimento de onda no qual a potência óptica de saída é maior.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Varia de 617,50 nm a 633,50 nm, com uma tolerância de ±1 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, definindo a cor.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):20 nm (típico). A largura do espectro emitido na metade da intensidade máxima (FWHM).
• Tensão Direta (VF):Varia de 1,75 V a 2,35 V a 20 mA, com uma tolerância de ±0,1 V. Este parâmetro é crucial para calcular o valor do resistor limitador de corrente.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 10 μA a uma tensão reversa (VR) de 5 V.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção, os LEDs são classificados em bins de desempenho com base em parâmetros-chave. O 17-215 utiliza um sistema de binning de três códigos (ex.: /R6C no número da peça).

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A intensidade luminosa é categorizada em quatro bins: Q1, Q2, R1 e R2. Cada bin define uma faixa específica de valores mínimos e máximos de intensidade medidos em milicandelas (mcd) a IF=20mA. Por exemplo, o bin Q1 cobre 72,00-90,00 mcd, enquanto o bin R2 cobre 140,00-180,00 mcd. Isto permite que os designers selecionem um LED com um nível de brilho garantido para sua aplicação.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A cor (comprimento de onda dominante) é classificada em quatro grupos: E4, E5, E6 e E7. Cada bin cobre uma faixa de 4 nm, de E4 (617,50-621,50 nm) a E7 (629,50-633,50 nm). Este controle rigoroso garante um tom consistente de vermelho em um lote de produção.

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em três grupos: 0, 1 e 2. O Bin 0 cobre 1,75-1,95 V, o Bin 1 cobre 1,95-2,15 V e o Bin 2 cobre 2,15-2,35 V, todos medidos a IF=20mA. Conhecer o bin de VF pode ajudar a projetar circuitos acionadores mais precisos e prever o consumo de energia.

4. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

O 17-215 é um encapsulamento padrão "SMD B". A ficha técnica inclui um desenho dimensionado detalhado. As características mecânicas principais incluem o comprimento, largura e altura totais, bem como o layout dos terminais e a marcação de polaridade. O cátodo é tipicamente indicado por uma marcação verde ou um entalhe no encapsulamento. Todas as dimensões têm uma tolerância padrão de ±0,1 mm, salvo indicação em contrário. A pequena área ocupada é uma vantagem primária, permitindo layouts de PCB de alta densidade.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio e soldagem adequados são essenciais para a confiabilidade.

5.1 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os LEDs são embalados em um saco resistente à umidade com dessecante. O saco não deve ser aberto até que os componentes estejam prontos para uso. Antes de abrir, as condições de armazenamento devem ser 30°C ou menos e 90% de UR ou menos. Após a abertura, os componentes têm uma "vida útil no chão de fábrica" de 1 ano se armazenados a 30°C/60% de UR ou menos. Se o tempo de armazenamento for excedido ou o dessecante indicar absorção de umidade, um tratamento de secagem a 60 ±5°C por 24 horas é recomendado antes da soldagem por refluxo.

5.2 Perfil de Soldagem por Refluxo

Um perfil de refluxo sem chumbo é especificado. Os parâmetros-chave incluem: uma fase de pré-aquecimento entre 150-200°C por 60-120 segundos; um tempo acima do líquido (217°C) de 60-150 segundos; uma temperatura de pico não excedendo 260°C por no máximo 10 segundos; e taxas máximas de aquecimento e resfriamento de 6°C/seg e 3°C/seg, respectivamente. A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes. Deve-se evitar estresse no corpo do LED durante o aquecimento, e a PCB não deve ficar empenada após a soldagem.

5.3 Soldagem Manual e Retrabalho

Se a soldagem manual for necessária, a temperatura da ponta do ferro de soldar deve estar abaixo de 350°C, aplicada por não mais que 3 segundos por terminal, usando um ferro com capacidade de 25W ou menos. Um intervalo de resfriamento de pelo menos 2 segundos deve ser observado entre os terminais. O retrabalho é fortemente desencorajado após a soldagem inicial. Se inevitável, deve-se usar um ferro de soldar de duas pontas para aquecer simultaneamente ambos os terminais e evitar estresse mecânico nas juntas de solda e no encapsulamento do LED.

6. Embalagem e Informações de Pedido

O produto é fornecido em fita transportadora em bobinas de 7 polegadas. Cada bobina contém 3000 peças. A embalagem inclui etiquetas que especificam informações críticas: Número do Produto do Cliente (CPN), Número da Peça (P/N), Quantidade da Embalagem (QTY), Classificação de Intensidade Luminosa (CAT), Classificação de Cromaticidade/Comprimento de Onda Dominante (HUE), Classificação de Tensão Direta (REF) e Número do Lote (LOT No). Este sistema de rotulagem garante rastreabilidade e identificação correta da peça.

7. Considerações de Design de Aplicação

7.1 Limitação de Corrente e Proteção do Circuito

LEDs são dispositivos acionados por corrente. Um resistor limitador de corrente em série é obrigatório para prevenir danos. Mesmo um pequeno aumento na tensão direta pode causar um grande aumento na corrente, potencialmente destrutivo. O valor do resistor (R) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (Vsupply - VF) / IF, onde VF é a tensão direta da ficha técnica (usando o valor máximo para um design conservador) e IF é a corrente direta desejada (não excedendo 25 mA DC).

7.2 Gerenciamento Térmico

Embora seja um dispositivo de baixa potência, operar na ou perto da corrente direta máxima gerará calor. A dissipação de potência (Pd = VF * IF) não deve exceder 60 mW. Uma área adequada de cobre na PCB ao redor dos terminais térmicos pode ajudar a dissipar calor e manter temperaturas de junção mais baixas, o que é benéfico para a confiabilidade de longo prazo e estabilidade da saída luminosa.

7.3 Restrições de Aplicação

Este produto é projetado para aplicações comerciais e industriais gerais. Não é especificamente qualificado ou garantido para uso em aplicações de alta confiabilidade, como militar/aeroespacial, sistemas automotivos de segurança (ex.: airbags, freios) ou equipamentos médicos críticos para a vida. Para tais aplicações, são necessários componentes com especificações e níveis de qualificação diferentes.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O LED SMD 17-215, baseado na tecnologia AIGaInP, oferece vantagens para emissão vermelha. Comparado com tecnologias mais antigas como GaAsP, os LEDs AIGaInP geralmente fornecem maior eficiência luminosa, resultando em saída mais brilhante para a mesma corrente de acionamento, e melhor pureza de cor (vermelho saturado). O encapsulamento SMD oferece vantagens significativas sobre os LEDs de orifício passante: uma área ocupada muito menor, adequação para montagem automatizada e melhor confiabilidade devido à ausência de ligações por fio que podem falhar sob vibração. O amplo ângulo de visão de 130 graus é um diferencial chave em relação aos LEDs de ângulo mais estreito, tornando-o ideal para indicadores de painel que precisam ser vistos de vários ângulos.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual resistor preciso para uma fonte de 5V?

R: Usando a VF máxima de 2,35V e uma IF alvo de 20mA: R = (5V - 2,35V) / 0,020A = 132,5 Ohms. Um resistor padrão de 130 ou 150 Ohm seria adequado. Sempre verifique a corrente real no seu circuito.

P: Posso acionar este LED com uma fonte de 3,3V?

R: Sim. Usando o mesmo cálculo com uma VF típica de ~2,0V: R = (3,3V - 2,0V) / 0,020A = 65 Ohms. Um resistor de 68 Ohm é um valor comum. Certifique-se de que a fonte possa fornecer a corrente necessária.

P: Por que existe um sistema de binning?

R: Variações de fabricação causam pequenas diferenças no desempenho. O binning classifica os LEDs em grupos com parâmetros rigidamente controlados (brilho, cor, tensão), permitindo que os designers obtenham resultados consistentes em seus produtos especificando os códigos de bin necessários.

P: Como identifico o cátodo?

R: O cátodo é tipicamente marcado. Consulte o desenho de dimensões do encapsulamento na ficha técnica, que mostra uma marcação verde ou um entalhe em um lado do corpo do componente. A polaridade correta é essencial para a operação.

10. Estudo de Caso de Design e Uso

Cenário: Projetando um painel de indicadores de status para um roteador de rede.O painel requer múltiplos LEDs vermelhos brilhantes de "Energia" e "Atividade" visíveis pela frente e pelos lados. O 17-215 é uma excelente escolha devido ao seu amplo ângulo de visão de 130 graus. O designer seleciona o bin de intensidade luminosa R1 (112-140 mcd) e o bin de comprimento de onda dominante E6 (625,5-629,5 nm) para garantir cor uniforme, suficientemente brilhante e consistente em todos os indicadores. O layout da PCB posiciona os LEDs com espaçamento adequado e usa um resistor limitador de corrente calculado para cada um, conectado a um pino GPIO de microcontrolador de 3,3V. O encapsulamento SMD permite um design de painel compacto e de baixo perfil. Os componentes são montados usando o perfil de refluxo especificado, e os sacos sensíveis à umidade são abertos logo antes da execução da produção para evitar defeitos de soldagem relacionados à umidade.

11. Princípio de Operação

A emissão de luz neste LED é baseada na eletroluminescência em uma junção p-n semicondutora feita de materiais AIGaInP. Quando uma tensão direta que excede o potencial interno da junção é aplicada, elétrons da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa. Quando esses portadores de carga se recombinam, eles liberam energia na forma de fótons (luz). A composição específica da liga AIGaInP determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, no espectro vermelho em torno de 632 nm. A lente de resina epóxi encapsula o chip, fornece proteção mecânica e molda o feixe de luz de saída.

12. Tendências e Contexto Tecnológico

LEDs SMD como o 17-215 representam uma tecnologia madura e amplamente adotada. A tendência da indústria continua em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), o que permite uma saída mais brilhante na mesma corrente ou menor consumo de energia para o mesmo brilho. Há também uma tendência para miniaturização, com áreas ocupadas ainda menores se tornando comuns. Além disso, avanços na tecnologia de fósforo e design de chip estão expandindo a gama de cores e melhorando a reprodução de cor para LEDs brancos, embora para LEDs vermelhos monocromáticos, o AIGaInP permaneça a tecnologia de alta eficiência dominante. A ênfase na conformidade ambiental (RoHS, REACH, Livre de Halogênio) é um aspecto permanente e crítico da especificação e fabricação de componentes.