Ficha Técnica do LED SMD 15-215/R6C-AQ1R2L/2T - Vermelho Brilhante - 2.0x1.25x0.8mm - 2.0V - 0.06W - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 15-215/R6C-AQ1R2L/2T é um LED de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações de PCB de alta densidade. Ele utiliza um chip de AlGaInP para produzir uma luz vermelha brilhante. O seu fator de forma compacto permite uma economia significativa de espaço nas placas de circuito, tornando-o ideal para dispositivos eletrónicos modernos e miniaturizados onde a área disponível na placa é limitada. O componente é fornecido em fita de 8mm montada num carretel de 7 polegadas de diâmetro, garantindo compatibilidade com equipamentos padrão de montagem automática pick-and-place.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED incluem o seu tamanho excecionalmente pequeno, construção leve e adequação para fabricação automática de alto volume. Estas características traduzem-se diretamente em requisitos de armazenamento reduzidos, maior densidade de embalagem nas PCBs e, em última análise, no potencial para designs de produto final mais pequenos. O dispositivo é compatível com processos de soldadura sem chumbo (Pb-free), RoHS, REACH da UE e normas sem halogéneos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm), tornando-o adequado para mercados globais com regulamentações ambientais rigorosas. As suas aplicações-alvo são diversas, desde retroiluminação de painéis de instrumentos, interruptores e LCDs até indicadores de estado em equipamentos de telecomunicações e iluminação de uso geral.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos, ópticos e térmicos definidos na ficha técnica, cruciais para um design de circuito fiável.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

As Especificações Máximas Absolutas definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estas não são condições de operação normal.

• Tensão Reversa (V_R):5V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta (I_F):25mA DC. Esta é a corrente contínua máxima recomendada para operação fiável a longo prazo.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):60mA com um ciclo de trabalho de 1/10 e 1kHz. Esta especificação permite pulsos de corrente breves, úteis em esquemas de multiplexagem, mas a corrente média não deve exceder I_F.
• Dissipação de Potência (P_d):60mW. Este limite considera a potência elétrica total convertida em calor (V_F* I_F) na junção.
• Temperatura de Operação & Armazenamento:-40°C a +85°C (operação), -40°C a +90°C (armazenamento). Estas amplas faixas garantem funcionalidade em ambientes adversos.
• Temperatura de Soldadura:Pico de soldadura por refluxo de 260°C por no máximo 10 segundos; soldadura manual a 350°C por no máximo 3 segundos por terminal.
• Sensibilidade ESD:Classificação Modelo de Corpo Humano (HBM) de 2000V. Isto classifica-o como moderadamente sensível; são necessárias precauções padrão de manuseio ESD.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são especificados a uma temperatura de junção (T_j) de 25°C e uma corrente de teste de 20mA. O desempenho no mundo real variará com a temperatura e a corrente de acionamento.

• Intensidade Luminosa (I_v):72,0 a 180,0 mcd (milicandela). A ampla faixa é gerida através de um sistema de binning (ver Secção 3). O valor típico não é declarado, implicando que a seleção é baseada no código de bin específico.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):140 graus (típico). Este amplo ângulo de visão indica um padrão de radiação Lambertiano ou quase Lambertiano, adequado para iluminação de área em vez de feixes focados.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):632 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):617,5 a 633,5 nm. Esta é a perceção de comprimento de onda único da cor do LED pelo olho humano e também é gerida através de binning.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):20 nm (típico). Isto define a faixa de comprimentos de onda emitidos a metade da intensidade de pico, indicando uma cor vermelha relativamente pura.
• Tensão Direta (V_F):1,70 a 2,30 V a 20mA. Esta faixa também está sujeita a binning. Um V_Fmais baixo leva a um menor consumo de energia e menos geração de calor para uma determinada corrente.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA máximo a V_R=5V. Uma baixa corrente de fuga é desejável.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir cor e brilho consistentes na produção, os LEDs são classificados em grupos de desempenho ou "bins". O 15-215 utiliza três critérios de binning independentes.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A intensidade é classificada em quatro bins (Q1, Q2, R1, R2), sendo Q1 o mais fraco (72,0-90,0 mcd) e R2 o mais brilhante (140,0-180,0 mcd). Os designers devem selecionar o bin apropriado com base no brilho necessário para a sua aplicação, considerando que misturar bins num único produto pode causar variações visíveis de brilho.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A cor é classificada em quatro bins (E4, E5, E6, E7), cobrindo a faixa de 617,5nm a 633,5nm. E4 representa um comprimento de onda mais curto, mais alaranjado-vermelho, enquanto E7 representa um comprimento de onda mais longo, vermelho mais profundo. Uma aparência de cor consistente requer o uso de LEDs do mesmo bin ou de bins de comprimento de onda adjacentes.

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão é classificada em seis bins (19 a 24), cada um abrangendo 0,1V de 1,70V a 2,30V. Embora menos crítico para uso simples como indicador com um resistor limitador de corrente, o binning de tensão torna-se importante em cadeias conectadas em série ou cenários de acionamento a tensão constante para garantir distribuição de corrente e brilho uniformes.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora o excerto da ficha técnica fornecido mencione "Curvas Típicas de Características Eletro-Ópticas", os gráficos específicos não estão incluídos no texto. Normalmente, tais curvas ilustrariam as seguintes relações, que são críticas para design avançado:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação exponencial entre a tensão direta e a corrente. A curva desloca-se com a temperatura.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente, geralmente numa relação quase linear dentro da faixa de operação antes que a eficiência caia em correntes altas.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra a redução da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta. Os LEDs vermelhos de AlGaInP têm tipicamente um efeito de quenching térmico mais pronunciado em comparação com alguns LEDs azuis/brancos.
• Distribuição Espectral:Um gráfico que mostra a potência relativa emitida através dos comprimentos de onda, centrada no comprimento de onda de pico (632 nm).

Os designers devem consultar a ficha técnica completa com gráficos para modelar com precisão o desempenho térmico e prever o comportamento sob diferentes condições de acionamento.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O LED tem uma pegada muito compacta. As dimensões principais (em mm, tolerância ±0,1mm salvo especificação) incluem um tamanho do corpo de aproximadamente 2,0mm de comprimento, 1,25mm de largura e 0,8mm de altura. A ficha técnica inclui um desenho dimensional detalhado mostrando a colocação do identificador do cátodo (tipicamente um entalhe ou marcação verde na embalagem), o layout dos terminais e o padrão de soldadura recomendado para a PCB. A adesão a estas dimensões é essencial para uma soldadura e alinhamento adequados.

5.2 Identificação de Polaridade

A polaridade correta é vital. A embalagem inclui um marcador visual para identificar o terminal do cátodo (-). Os designers devem garantir que o footprint na PCB espelhe esta orientação para evitar colocação incorreta por máquinas automáticas.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

É necessário manuseio adequado para evitar danos a estes componentes miniatura.

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

O componente é compatível com refluxo por infravermelhos e fase de vapor. É recomendado um perfil sem chumbo (Pb-free): pré-aquecimento entre 150-200°C por 60-120 segundos, um tempo acima do líquido (217°C) de 60-150 segundos, com uma temperatura de pico não excedendo 260°C por no máximo 10 segundos. A taxa máxima de aquecimento é de 6°C/seg, e a taxa máxima de arrefecimento é de 3°C/seg. O refluxo não deve ser realizado mais do que duas vezes.

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 que os componentes estejam prontos para uso. Após a abertura, a "vida útil no chão de fábrica" é de 1 ano a ≤30°C e ≤60% de HR. Se excedido, é necessário um tratamento de baking a 60±5°C durante 24 horas antes da soldadura para evitar danos de "popcorning" durante o refluxo.

6.3 Soldadura Manual e Retrabalho

Se a soldadura manual for necessária, use um ferro de soldar com temperatura da ponta <350°C, aplique calor a cada terminal por ≤3 segundos e use um ferro de baixa potência (<25W). É aconselhado um intervalo mínimo de 2 segundos entre a soldadura de cada terminal. Para retrabalho, recomenda-se um ferro de soldar de dupla cabeça para aquecer simultaneamente ambos os terminais e evitar stress mecânico. A viabilidade do retrabalho sem danificar o LED deve ser verificada antecipadamente.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

O produto é fornecido num formato de embalagem protegida contra humidade (MSP). Os componentes são colocados numa fita transportadora com bolsas, enrolados num carretel de 7 polegadas de diâmetro. Cada carretel contém 2000 peças. O carretel e a fita transportadora têm dimensões específicas fornecidas na ficha técnica para compatibilidade com alimentadores automáticos. As etiquetas no carretel e no saco fornecem informações críticas: Número da Peça do Cliente (CPN), Número do Produto (P/N), quantidade (QTY) e os códigos de bin específicos para Intensidade Luminosa (CAT), Comprimento de Onda Dominante (HUE) e Tensão Direta (REF), juntamente com o Número do Lote.

8. Considerações de Design de Aplicação

8.1 Limitação de Corrente é Obrigatória

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente.Um resistor limitador de corrente externo ou um circuito de acionamento de corrente constante é absolutamente essencial.A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo e uma pequena variação pode causar uma grande mudança na corrente se acionada diretamente a partir de uma fonte de tensão, podendo levar a fuga térmica e falha.

8.2 Gestão Térmica

Embora pequeno, o LED gera calor na junção. Para operação contínua no ou perto da corrente direta máxima (25mA), deve ser usada uma área de cobre adequada na PCB (pads de alívio térmico) para conduzir o calor para longe do dispositivo e manter uma temperatura de junção mais baixa, o que preserva a saída luminosa e a longevidade.

8.3 Restrições de Aplicação

A ficha técnica declara explicitamente que este produto não foi projetado ou qualificado para aplicações de alta confiabilidade, como militar/aeroespacial, sistemas de segurança/segurança automóvel ou equipamentos médicos de suporte à vida, sem consulta e aprovação prévias. Para tais aplicações, são necessários produtos com especificações e níveis de qualificação diferentes.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED a 30mA para maior brilho?

A: Não. A Especificação Máxima Absoluta para corrente direta contínua (I_F) é 25mA. Exceder esta especificação compromete a fiabilidade e pode causar falha prematura devido a temperatura de junção excessiva.

P: Que valor de resistor devo usar com uma fonte de 5V?

A: Usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo do seu bin (ex: 2,3V) para um design conservador para garantir que a corrente não excede 20mA. R = (5 - 2,3) / 0,02 = 135 Ω. Um resistor padrão de 150 Ω forneceria aproximadamente 18mA, o que é seguro e dentro das especificações.

P: Por que a faixa de intensidade luminosa é tão ampla (72-180 mcd)?

A: Variações de fabrico causam dispersões naturais no desempenho. O sistema de binning (Q1, Q2, R1, R2) permite aos fabricantes classificar estas peças e aos clientes selecionar o grau de brilho necessário para os seus objetivos de custo e desempenho.

10. Estudo de Caso de Design e Utilização

Cenário: Projetar um painel de indicadores de estado com múltiplos LEDs vermelhos uniformes.

Um designer está a criar um painel de controlo que requer 20 LEDs indicadores vermelhos brilhantes idênticos. Para garantir consistência visual:

1. Seleção de Bin:Eles especificam bins R2 (140-180 mcd) para alto brilho e E6/E7 (625,5-633,5 nm) para uma cor vermelha profunda consistente. Eles também podem especificar um bin de tensão apertado (ex: 21 ou 22) se os LEDs forem acionados numa configuração de tensão constante partilhada.
2. Design do Circuito:Está disponível uma linha de 5V. Usando uma corrente alvo de 20mA e um V_Ftípico de 2,0V, um resistor limitador de corrente de 150 Ω é colocado em série com cada LED. A potência nominal do resistor é (5-2)^2 / 150 = 0,06W, portanto, um resistor padrão de 1/8W (0,125W) é suficiente.
3. Layout da PCB:O footprint da PCB segue o padrão de soldadura recomendado da ficha técnica. Cobre adicional é conectado aos pads do cátodo e ânodo para ajudar na dissipação de calor, especialmente porque os LEDs serão montados próximos uns dos outros.
4. Montagem:Os LEDs são encomendados em fita e carretel. A casa de montagem usa os carretéis fornecidos com máquinas automáticas pick-and-place, seguindo o perfil de refluxo sem chumbo especificado na ficha técnica.

Esta abordagem sistemática, guiada pelos parâmetros da ficha técnica, garante um produto final fiável, consistente e fabricável.