Ficha Técnica do LED SMD 17-21/R6C-AP1Q2L/3T - Dimensões 1.6x0.8x0.6mm - Tensão 1.7-2.3V - Vermelho Brilhante - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 17-21/R6C-AP1Q2L/3T é um LED de montagem superficial (SMD) que utiliza tecnologia de semicondutor AIGaInP para produzir uma luz Vermelha Brilhante. Este componente é projetado para aplicações de PCB de alta densidade onde espaço e peso são restrições críticas. Suas principais vantagens incluem uma pegada significativamente reduzida em comparação com LEDs do tipo com terminais, permitindo projetos de placa mais compactos, maior densidade de empacotamento e, em última análise, equipamentos finais menores. A construção leve o torna particularmente adequado para dispositivos eletrônicos miniaturizados e portáteis.

O LED é embalado em fita de 8mm enrolada em uma bobina de 7 polegadas de diâmetro, tornando-o totalmente compatível com equipamentos padrão de montagem automatizada pick-and-place. É formulado para ser livre de chumbo e estar em conformidade com as principais regulamentações ambientais, incluindo RoHS, REACH da UE e padrões livres de halogênio (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). O dispositivo é compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho e de fase vapor.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

O dispositivo é classificado para operação nas seguintes condições máximas absolutas, além das quais danos permanentes podem ocorrer. Todas as classificações são especificadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Tensão Reversa (VR):5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (IF):25 mA. Esta é a corrente DC máxima para operação confiável.
• Corrente Direta de Pico (IFP):60 mA. Esta classificação aplica-se em condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 a 1 kHz.
• Dissipação de Potência (Pd):60 mW. Esta é a potência máxima que o encapsulamento pode dissipar.
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):2000 V. Procedimentos adequados de manuseio de ESD são necessários durante a montagem.
• Faixa de Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +85°C.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem (Tsol):O dispositivo pode suportar soldagem por refluxo com uma temperatura de pico de 260°C por 10 segundos, ou soldagem manual a 350°C por 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Os principais parâmetros de desempenho são medidos em Ta=25°C e uma corrente de teste padrão de IF=20 mA. Estes definem o comportamento central de saída de luz e elétrico do LED.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 45,0 mcd a um máximo de 112,0 mcd. O valor típico está dentro desta faixa com base no código de bin específico.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):Um típico ângulo de visão amplo de 140 graus, proporcionando iluminação ampla e uniforme.
• Comprimento de Onda de Pico (λp):Tipicamente 632 nm, indicando o comprimento de onda no qual a distribuição de potência espectral é mais alta.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Varia de 617,5 nm a 633,5 nm. Esta é a percepção de comprimento de onda único da cor do LED pelo olho humano e é um parâmetro crítico para a consistência da cor.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):Tipicamente 20 nm, definindo a pureza espectral da luz vermelha emitida.
• Tensão Direta (VF):Varia de 1,7 V a 2,3 V em IF=20mA. Este parâmetro é crucial para o projeto do circuito e cálculo do resistor limitador de corrente.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 10 μA quando uma tensão reversa de 5V é aplicada. O dispositivo não é projetado para operação em polarização reversa.

Notas Importantes:As tolerâncias são especificadas como ±11% para Intensidade Luminosa, ±1nm para Comprimento de Onda Dominante e ±0,05V para Tensão Direta. A condição de tensão reversa é apenas para teste de IR; o LED não deve ser operado em polarização reversa.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir desempenho consistente na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave. Isso permite que os projetistas selecionem peças que atendam a requisitos específicos de aplicação para brilho e cor.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Classificado em IF=20mA. O código de bin (ex.: P1, Q2) define a intensidade luminosa mínima e máxima.

• P1:45,0 - 57,0 mcd
• P2:57,0 - 72,0 mcd
• Q1:72,0 - 90,0 mcd
• Q2:90,0 - 112,0 mcd

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Classificado em IF=20mA. O código de bin (E4-E7) define o ponto de cor da emissão vermelha.

• E4:617,5 - 621,5 nm
• E5:621,5 - 625,5 nm
• E6:625,5 - 629,5 nm
• E7:629,5 - 633,5 nm

3.3 Binning de Tensão Direta

Classificado em IF=20mA. O código de bin (19-24) define as características elétricas para o projeto da fonte de alimentação.

• 19:1,7 - 1,8 V
• 20:1,8 - 1,9 V
• 21:1,9 - 2,0 V
• 22:2,0 - 2,1 V
• 23:2,1 - 2,2 V
• 24:2,2 - 2,3 V

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que ilustram o comportamento do dispositivo em condições variáveis. Estas são essenciais para um projeto de sistema robusto.

4.1 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Esta curva mostra uma relação geralmente linear entre a corrente direta (IF) e a intensidade luminosa relativa até a corrente máxima nominal. Confirma que a saída de luz é diretamente proporcional à corrente de acionamento dentro da faixa de operação.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente

A curva demonstra a dependência da temperatura na saída de luz. A intensidade luminosa tipicamente diminui à medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta, especialmente acima da temperatura ambiente. Este derating deve ser considerado em aplicações com altas temperaturas ambientes ou gerenciamento térmico deficiente.

4.3 Curva de Derating da Corrente Direta

Este gráfico define a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura sobe, a corrente máxima permitida deve ser reduzida para permanecer dentro dos limites de dissipação de potência do dispositivo, evitando fuga térmica e garantindo confiabilidade de longo prazo.

4.4 Distribuição Espectral

A curva de saída espectral mostra um pico único e estreito centrado em torno de 632 nm, característico de LEDs vermelhos baseados em AIGaInP. A largura de banda típica de 20 nm indica boa saturação de cor.

4.5 Tensão Direta vs. Corrente Direta

Esta curva IV mostra a relação exponencial típica de um diodo. A tensão direta aumenta com a corrente, e seu valor em 20mA é o parâmetro-chave usado para binning e projeto de circuito.

4.6 Diagrama de Radiação

O gráfico polar ilustra a distribuição espacial da intensidade da luz, confirmando o amplo ângulo de visão de 140 graus. A intensidade é mais alta a 0 graus (perpendicular à face do LED) e diminui em direção às bordas.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED SMD 17-21 possui um encapsulamento retangular compacto. As dimensões principais (em mm, tolerância ±0,1mm, salvo especificação) incluem comprimento do corpo de 1,6 mm, largura de 0,8 mm e altura de 0,6 mm. A ficha técnica fornece um desenho detalhado mostrando todas as dimensões críticas, incluindo espaçamento dos terminais e recomendações para as áreas de solda.

5.2 Identificação da Polaridade

O cátodo está claramente marcado no encapsulamento. A orientação correta da polaridade é essencial durante o layout da PCB e montagem para garantir o funcionamento adequado. O diagrama da ficha técnica indica a localização desta marcação em relação à geometria do encapsulamento.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Proteção contra Sobrecorrente

Um resistor limitador de corrente externo é obrigatório. A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que, à medida que a junção aquece, VF cai, o que pode levar a um rápido aumento da corrente se acionada por uma fonte de tensão constante. Isso pode causar fuga térmica e falha do dispositivo. Um resistor em série fornece um acionamento de corrente linear e estável.

6.2 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os LEDs são embalados em um saco de barreira resistente à umidade com dessecante para evitar a absorção de umidade, que pode causar "estouro" (rachadura do encapsulamento) durante a soldagem por refluxo.

• Não abra o saco até estar pronto para uso.
• Após a abertura, use em até 168 horas (7 dias) se armazenado a ≤30°C e ≤60% de UR.
• Se não for usado dentro deste período, ou se o indicador de dessecante mostrar saturação, os componentes devem ser pré-aquecidos a 60 ±5°C por 24 horas antes do uso.

6.3 Perfil de Soldagem por Refluxo

Um perfil de refluxo sem chumbo é especificado:

• Pré-aquecimento:150-200°C por 60-120 segundos.
• Tempo Acima do Líquidus (TAL):60-150 segundos acima de 217°C.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C, mantida por no máximo 10 segundos.
• Taxa de Aquecimento:Máximo de 6°C/seg até 255°C, depois máximo de 3°C/seg até o pico.
• A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes.
• Evite estresse mecânico no encapsulamento durante o aquecimento e resfriamento.

6.4 Soldagem Manual e Reparo

Se a soldagem manual for necessária, use um ferro de soldar com temperatura da ponta <350°C, aplique calor em cada terminal por <3 segundos e use um ferro com capacidade de <25W. Permita um intervalo mínimo de 2 segundos entre a soldagem de cada terminal. O reparo após a soldagem inicial é fortemente desencorajado. Se absolutamente inevitável, use um ferro de soldar de duas pontas para aquecer simultaneamente ambos os terminais e levantar o componente para evitar estresse nas juntas de solda. Sempre verifique a funcionalidade do dispositivo após qualquer tentativa de reparo.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora embutida em bobinas de 7 polegadas de diâmetro. A largura da fita é de 8 mm. Cada bobina contém 3000 peças. Desenhos detalhados para as dimensões da bobina, dimensões dos compartimentos da fita transportadora e especificações da fita de cobertura são fornecidos para garantir compatibilidade com equipamentos de montagem automatizada.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém vários identificadores-chave:

• CPN:Número do Produto do Cliente (opcional).
• P/N:Número completo da peça do fabricante (ex.: 17-21/R6C-AP1Q2L/3T).
• QTY:Quantidade por bobina (3000 PCS).
• CAT:Classificação do bin de Intensidade Luminosa (ex.: Q2).
• HUE:Classificação do bin de Cromaticidade/Comprimento de Onda Dominante (ex.: E6).
• REF:Classificação do bin de Tensão Direta (ex.: 21).
• LOT No:Número de lote de fabricação rastreável.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Backlighting:Ideal para indicadores de painel, iluminação de interruptores e backlighting de símbolos devido ao seu tamanho pequeno e ângulo de visão uniforme.
• Equipamentos de Telecomunicações:Indicadores de status e backlighting de teclado em telefones, máquinas de fax e outros dispositivos de comunicação.
• Backlighting Plano para LCD:Pode ser usado em matrizes para pequenos displays LCD de baixo perfil.
• Uso Geral como Indicador:Status de energia, indicação de modo e sinais de alerta em uma ampla variedade de eletrônicos de consumo e industriais.

8.2 Considerações de Projeto

• Acionamento de Corrente:Sempre use uma fonte de corrente constante ou uma fonte de tensão com um resistor em série. Calcule o valor do resistor usando R = (Vsupply - VF) / IF, usando o VF máximo do bin ou da ficha técnica para garantir que a corrente não exceda 20mA (ou o ponto de operação escolhido) sob as piores condições.
• Gerenciamento Térmico:Embora o encapsulamento seja pequeno, garanta área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas se operar em altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima para manter a temperatura da junção dentro dos limites.
• Projeto Óptico:O amplo ângulo de visão de 140 graus proporciona iluminação ampla. Para luz focada, lentes externas ou guias de luz podem ser necessários.
• Proteção ESD:Implemente precauções padrão de ESD durante o manuseio e montagem. Considere adicionar supressão de tensão transitória nas linhas de entrada se o LED estiver conectado a portas acessíveis ao usuário.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O encapsulamento 17-21 oferece vantagens distintas no cenário dos LEDs indicadores.

• vs. LEDs com Terminais (ex.: 3mm, 5mm):A principal vantagem é a pegada e altura dramaticamente reduzidas, permitindo designs modernos e miniaturizados. Também elimina a necessidade de inserção manual e corte/dobra dos terminais, agilizando a montagem automatizada.
• vs. Outros LEDs SMD (ex.: 0402, 0603):O encapsulamento 17-21 (1,6x0,8mm) é ligeiramente maior que os menores LEDs chip, o que pode facilitar o manuseio e soldagem manual, se necessário, mantendo-se muito compacto. Também pode oferecer maior saída de luz devido a um potencial tamanho de chip maior dentro do encapsulamento.
• Tecnologia de Material (AIGaInP):Comparado com tecnologias mais antigas como GaAsP, o AIGaInP proporciona maior eficiência, saída mais brilhante e melhor pureza de cor (vermelho saturado) para a mesma corrente de entrada.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

10.1 Qual valor de resistor devo usar com uma fonte de 5V?

Usando o VF máximo de 2,3V (do bin 24) e um IF alvo de 20mA para segurança: R = (5V - 2,3V) / 0,020A = 135 Ohms. O valor padrão mais próximo é 130 ou 150 Ohms. A potência nominal do resistor deve ser pelo menos P = I^2 * R = (0,02^2)*150 = 0,06W, então um resistor de 1/8W (0,125W) é suficiente.

10.2 Posso acionar este LED a 30mA para obter mais brilho?

Não. O Valor Máximo Absoluto para corrente direta contínua é 25 mA. Operar a 30 mA excede esta classificação, o que reduzirá a confiabilidade, acelerará a depreciação do lúmen e pode causar falha imediata. Para maior brilho, selecione um LED de um bin de intensidade luminosa mais alto (ex.: Q2) ou uma série de produtos classificada para corrente mais alta.

10.3 Por que há um limite de 7 dias após abrir o saco de barreira contra umidade?

O material de embalagem plástico pode absorver umidade do ar. Durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura, essa umidade absorvida rapidamente se transforma em vapor, criando pressão interna que pode delaminar o encapsulamento ou rachar a lente de epóxi ("estouro"). O limite de 7 dias, sob umidade controlada, garante que a absorção de umidade permaneça abaixo de um nível crítico.

10.4 O que significa o código de bin "R6C-AP1Q2L/3T" no número da peça?

Embora a decodificação completa possa ser proprietária, ela tipicamente codifica a série do produto (17-21), a cor (R para Vermelho, 6C provavelmente especificando a cromaticidade específica) e os bins de desempenho para intensidade, comprimento de onda e tensão (implícito por Q2, etc.). O "3T" pode se referir à embalagem em fita. Para o binning exato, consulte os códigos CAT, HUE e REF no rótulo da bobina.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetando um painel de status multi-indicador para um dispositivo médico portátil.

O dispositivo requer 5 LEDs de status vermelhos independentes (Bateria Fraca, Carregando, Erro, Modo 1, Modo 2) em uma PCB principal densamente povoada. O espaço é extremamente limitado e o dispositivo deve ser leve.

Implementação da Solução:

1. Seleção do Componente:O LED 17-21/R6C-AP1Q2L/3T é escolhido por sua pegada ultracompacta de 1,6x0,8mm, que economiza espaço valioso na placa em comparação com alternativas maiores.
2. Projeto do Circuito:O microcontrolador do sistema opera a 3,3V. Usando um VF típico de 2,0V (bin 21) e um IF de projeto de 15mA para garantir vida longa e considerar variações menores de temperatura: R = (3,3V - 2,0V) / 0,015A = 86,7 Ohms. Um resistor de 82 Ohm 1% é selecionado, resultando em um IF ligeiramente maior de ~16mA, que está bem dentro do limite de 25mA.
3. Layout da PCB:Os LEDs são posicionados com um espaçamento centro a centro de 3,0mm, permitindo separação visual clara. O terminal do cátodo é conectado ao pino GPIO do microcontrolador (configurado como saída de dreno aberto) para ligar/desligar o LED. O terminal do ânodo conecta-se a 3,3V através do resistor limitador de corrente. Uma pequena área de exclusão sob o LED é mantida para evitar a ascensão da solda.
4. Montagem:Os LEDs são fornecidos em bobinas de fita de 8mm, compatíveis com a máquina pick-and-place. O perfil de refluxo sem chumbo da seção 6.3 é programado no forno. A fábrica segue os procedimentos de controle de umidade, pré-aquecendo uma bobina que havia sido aberta para verificação de amostra mais de 7 dias antes da execução da produção.
5. Resultado:Um conjunto confiável, brilhante e consistente de indicadores de status é alcançado em uma área mínima, contribuindo para a miniaturização geral e confiabilidade do dispositivo médico final.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

Este LED é baseado em material semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AIGaInP) cultivado em um substrato. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, 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). O comprimento de onda específico da luz emitida - neste caso, vermelho brilhante em torno de 632 nm - é determinado pela energia da banda proibida da composição da liga AIGaInP. Ao controlar cuidadosamente as proporções de Alumínio, Índio, Gálio e Fósforo durante o crescimento do cristal, os fabricantes podem ajustar a banda proibida para produzir cores específicas no espectro vermelho, laranja e amarelo com alta eficiência e pureza de cor. O encapsulamento de resina epóxi serve para proteger o delicado chip semicondutor, atua como uma lente para moldar o feixe de saída de luz (resultando no ângulo de visão de 140 graus) e fornece a estrutura mecânica para soldagem.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

A tendência em LEDs indicadores e de backlight continua fortemente em direção à miniaturização, maior eficiência e maior confiabilidade. Encapsulamentos como o 17-21 fazem parte dessa evolução, preenchendo a lacuna entre os menores encapsulamentos de escala de chip e SMDs maiores e mais tradicionais. Há uma ênfase crescente em tolerâncias de binning mais apertadas tanto para cor quanto para fluxo para atender às demandas de aplicações que requerem aparência uniforme, como matrizes de indicadores e painéis de backlight. Além disso, a busca por maior eficiência (mais lúmens por watt) é constante, impulsionando a ciência dos materiais a melhorar a eficiência quântica interna e a extração de luz do encapsulamento. A integração é outra tendência, com encapsulamentos multi-LED e LEDs com circuitos integrados embutidos para controle ou proteção se tornando mais comuns, embora componentes discretos como o 17-21 permaneçam essenciais para designs flexíveis e econômicos. A conformidade ambiental (RoHS, REACH, Livre de Halogênio) é agora um requisito padrão em toda a indústria, conforme refletido nas especificações deste componente.