Ficha Técnica do LED SMD 17-21/T1D-KQ1R2B5Y/3T - Pacote 1.6x0.8x0.6mm - Tensão 2.7-3.1V - Potência 40mW - Branco Puro - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 17-21/T1D-KQ1R2B5Y/3T é um LED de montagem em superfície (SMD) compacto, projetado para aplicações eletrónicas modernas que exigem miniaturização e alta fiabilidade. Este LED monocromático emite uma luz branca pura, obtida através de um chip de InGaN encapsulado numa resina difusa amarela. A sua principal vantagem reside na sua pegada significativamente reduzida em comparação com os LEDs tradicionais com terminais, permitindo uma maior densidade de componentes nas placas de circuito impresso (PCBs), reduzindo o espaço de armazenamento do equipamento e, em última análise, contribuindo para o desenvolvimento de dispositivos finais mais pequenos e leves. O componente é totalmente conforme com a RoHS, adere aos regulamentos da UE REACH e é fabricado como um produto sem halogéneos, com o conteúdo de bromo e cloro estritamente controlado abaixo dos padrões da indústria.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

A filosofia de projeto por trás do LED SMD 17-21 centra-se na miniaturização. As suas pequenas dimensões físicas traduzem-se diretamente num espaço necessário na placa mais reduzido, permitindo aos projetistas criar produtos mais compactos. A natureza leve do pacote torna-o particularmente adequado para aplicações portáteis e miniaturas onde cada grama conta. O dispositivo é fornecido em fita de 8mm montada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, garantindo compatibilidade com equipamentos de montagem automática pick-and-place de alta velocidade, o que é crítico para a produção em massa. A sua compatibilidade com os processos de soldagem por refluxo por infravermelhos e por fase de vapor proporciona flexibilidade na fabricação. Os principais mercados-alvo incluem eletrónica de consumo, interiores automóveis (especificamente iluminação de fundo de painéis de instrumentos e interruptores), equipamentos de telecomunicações para indicadores de estado e iluminação de fundo geral para LCDs e painéis de controlo.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos, ópticos e térmicos definidos na ficha técnica, explicando a sua importância para o projeto do circuito e a fiabilidade.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os Valores Máximos Absolutos definem os limites de tensão além dos quais pode ocorrer dano permanente no LED. Estas não são condições de operação normal, mas sim limiares que nunca devem ser excedidos.

• Tensão Inversa (VR): 5V- A aplicação de uma tensão de polarização inversa superior a 5V pode causar uma rutura imediata da junção. A ficha técnica nota explicitamente que o dispositivo não foi projetado para operação inversa; esta classificação é principalmente para a condição de teste de corrente inversa (IR). Na aplicação, a proteção do circuito externo (como um diodo em paralelo) é frequentemente necessária se houver possibilidade de tensão inversa.
• Corrente Direta (IF): 10mA- Esta é a corrente contínua máxima recomendada para uma operação fiável a longo prazo. Exceder esta corrente aumenta a temperatura da junção, acelera a depreciação do lúmen e reduz significativamente a vida útil do dispositivo.
• Corrente Direta de Pico (IFP): 100mA- O LED pode suportar pulsos de corrente curtos (com um ciclo de trabalho de 1/10 a 1kHz) até 100mA. Isto é relevante para operação pulsada ou surtos momentâneos, mas não deve ser usado para calcular a dissipação de potência em estado estacionário.
• Dissipação de Potência (Pd): 40mW- Esta é a potência máxima que o pacote pode dissipar como calor a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. A potência real dissipada é calculada como Tensão Direta (VF) * Corrente Direta (IF). Operar perto ou acima deste limite requer uma gestão térmica cuidadosa.
• Temperatura de Operação & Armazenamento:O dispositivo é classificado para operação de -40°C a +85°C e pode ser armazenado de -40°C a +90°C. Esta ampla gama torna-o adequado para ambientes automóveis e industriais.
• Temperatura de Soldagem:São especificados dois perfis: 260°C durante 10 segundos para soldagem por refluxo (típico para processos sem chumbo), e 350°C durante 3 segundos para soldagem manual. O cumprimento destes limites é crítico para evitar danos na ligação interna do chip ou no pacote de plástico.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos em condições de teste padrão (Ta=25°C, IF=5mA) e definem o desempenho do LED.

• Intensidade Luminosa (Iv): 72.0 - 180.0 mcd (Típico)- Esta é a quantidade de luz visível emitida numa direção específica. A gama muito ampla (72 a 180 mcd) indica que os LEDs são classificados em diferentes "bins" com base na saída medida, o que é detalhado numa secção posterior. A corrente de teste de 5mA está abaixo da classificação máxima, proporcionando uma margem de segurança para medição.
• Ângulo de Visão (2θ1/2): 150° (Típico)- Este é o ângulo no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade a 0° (no eixo). Um ângulo de visão de 150° é muito amplo, produzindo um padrão de emissão difuso, semelhante a Lambert, adequado para iluminação de área e retroiluminação onde se deseja uma distribuição uniforme da luz, em vez de um feixe focalizado.
• Tensão Direta (VF): 2.7V - 3.1V (Máx.)- Esta é a queda de tensão no LED quando alimentado com a corrente de teste de 5mA. A variação deve-se a tolerâncias do processo de semicondutor e também é gerida através do binning. Um resistor limitador de corrente deve ser sempre usado em série com o LED para definir a corrente de operação, uma vez que o VF não é um valor fixo.
• Corrente Inversa (IR): 50 μA (Máx.)- Esta é a corrente de fuga quando é aplicada uma polarização inversa de 5V. É tipicamente muito pequena num dispositivo saudável.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são testados e classificados em grupos de desempenho ou "bins". O 17-21/T1D-KQ1R2B5Y/3T utiliza um sistema de binning multi-parâmetro, como indicado pelo código "KQ1R2B5Y".

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A intensidade luminosa é classificada em quatro bins distintos (Q1, Q2, R1, R2). Ao especificar ou encomendar, o "R2" no número da peça indica o bin selecionado.

• Bin Q1:72.0 - 90.0 mcd
• Bin Q2:90.0 - 112.0 mcd
• Bin R1:112.0 - 140.0 mcd
• Bin R2:140.0 - 180.0 mcd

Isto permite aos projetistas escolher um nível de brilho apropriado para a sua aplicação, com bins mais altos tipicamente usados onde a saída de luz máxima é crítica.

3.2 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em passos de 0.1V de 2.7V a 3.1V. O "B5" no número da peça corresponde a um destes bins. Combinar bins de VF num projeto pode ajudar a garantir uma partilha uniforme da corrente quando vários LEDs estão conectados em paralelo.

• Bin 29:2.7 - 2.8V
• Bin 30:2.8 - 2.9V
• Bin 31:2.9 - 3.0V
• Bin 32:3.0 - 3.1V

3.3 Binning de Coordenadas de Cromaticidade

A cor da luz branca é definida pelas suas coordenadas de cromaticidade (x, y) no diagrama CIE 1931. A ficha técnica define quatro bins quadrangulares (3, 4, 5, 6) neste gráfico. O "Y" no número da peça provavelmente refere-se à resina difusa amarela e ao bin de cor associado (por exemplo, bin 5). A tolerância especificada é de ±0.01 em ambas as coordenadas x e y, o que é uma tolerância padrão para LEDs brancos e garante uma cor percebida consistente dentro de um lote.

4. Informações Mecânicas e do Pacote

4.1 Dimensões do Pacote

O LED SMD 17-21 tem um pacote retangular compacto. As dimensões-chave (em mm) incluem um tamanho típico do corpo de aproximadamente 1.6mm de comprimento e 0.8mm de largura, com uma altura de cerca de 0.6mm. As dimensões exatas, incluindo a colocação das pastilhas e tolerâncias (±0.1mm salvo indicação em contrário), são fornecidas no desenho detalhado do pacote. O cátodo está claramente marcado, o que é essencial para a orientação correta durante a montagem. O tamanho pequeno exige um projeto preciso das pastilhas da PCB para garantir uma soldagem adequada e estabilidade mecânica.

4.2 Embalagem e Manuseio

Os componentes são entregues em embalagem sensível à humidade (MSD). São fornecidos em fita transportadora relevada (passo de 8mm) enrolada em bobinas de 7 polegadas, com 3000 peças por bobina. A embalagem inclui um dessecante e é selada dentro de um saco de alumínio à prova de humidade. A etiqueta da bobina contém informações críticas: Número da Peça do Cliente (CPN), Número da Peça do Fabricante (P/N), quantidade (QTY) e os códigos de bin específicos para Intensidade Luminosa (CAT), Cromaticidade (HUE) e Tensão Direta (REF).

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio e soldagem adequados são cruciais para a fiabilidade dos componentes SMD.

5.1 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

O LED é sensível à humidade (classificação MSL implícita). O saco não deve ser aberto até que os componentes estejam prontos para uso. Após a abertura, os LEDs não utilizados devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de HR e usados dentro de 168 horas (7 dias). Se este prazo for excedido ou se o dessecante indicar saturação, é necessário um cozimento a 60±5°C durante 24 horas antes do uso para remover a humidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" durante a soldagem por refluxo.

5.2 Processo de Soldagem

Soldagem por Refluxo:É especificado um perfil de refluxo sem chumbo com uma temperatura de pico de 260°C por até 10 segundos. O componente não deve passar por mais de dois ciclos de refluxo. Deve ser evitado o stress no corpo do LED durante o aquecimento.

Soldagem Manual:Se necessário, a soldagem manual pode ser realizada com uma temperatura da ponta do ferro ≤350°C por ≤3 segundos por terminal, usando um ferro de baixa potência (≤25W). É recomendado um intervalo de arrefecimento de >2 segundos entre terminais. A ficha técnica alerta fortemente que a soldagem manual frequentemente leva a danos.

Reparação:A reparação após a soldagem é desencorajada. Se for inevitável, deve ser usado um ferro de soldar de dupla cabeça especializado para aquecer simultaneamente ambos os terminais, prevenindo o stress térmico no chip. O impacto nas características do LED deve ser avaliado previamente.

6. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

6.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Retroiluminação:Ideal para conjuntos de instrumentos de painel, interruptores de membrana, teclados e símbolos devido ao seu amplo ângulo de visão e distribuição uniforme da luz.
• Indicadores de Estado:Perfeito para luzes de estado de energia, conectividade ou função em equipamentos de telecomunicações (telefones, faxes), eletrónica de consumo e controlos industriais.
• Retroiluminação de LCD:Pode ser usado para retroiluminação por borda ou direta em pequenos ecrãs LCD monocromáticos ou a cores.
• Indicação de Uso Geral:Qualquer aplicação que requeira uma luz indicadora branca brilhante, compacta e fiável.

6.2 Considerações de Projeto Críticas

1. Limitação de Corrente é Obrigatória:Um LED é um dispositivo controlado por corrente. Um resistor em série deve ser sempre usado para definir a corrente direta. A ficha técnica alerta que, sem ele, uma pequena mudança na tensão de alimentação pode causar uma grande mudança destrutiva na corrente. O valor do resistor é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_alimentação - VF_LED) / I_desejada. Use sempre o VF máximo do bin ou da ficha técnica para um projeto conservador.
2. Gestão Térmica:Embora o pacote seja pequeno, a dissipação de potência (até 40mW) gera calor. Para operação contínua em correntes altas (perto de 10mA), garanta que a PCB tenha alívio térmico adequado, especialmente se vários LEDs estiverem agrupados. Temperaturas altas da junção reduzem a saída de luz e a vida útil.
3. Proteção ESD:O dispositivo tem uma classificação ESD HBM de 150V, que é relativamente baixa. Devem ser seguidas as precauções padrão de ESD durante o manuseio e montagem.
4. Projeto Óptico:O ângulo de visão de 150° e a resina difusa amarela criam um feixe suave e amplo. Para iluminação focalizada, seriam necessárias lentes externas ou guias de luz. A resina difusa ajuda a obter uma aparência uniforme quando usada atrás de um painel difusor.

7. Comparação e Diferenciação Técnica

O pacote 17-21 situa-se numa categoria de LEDs SMD muito pequenos. Os seus principais diferenciadores são a combinação de uma intensidade luminosa relativamente alta (até 180 mcd) numa pegada extremamente pequena (1.6x0.8mm). Comparado com LEDs SMD maiores (por exemplo, 3528, 5050), oferece uma poupança de espaço superior, mas pode ter uma saída de luz total ou capacidade de potência mais baixa. Comparado com LEDs de chip ainda mais pequenos, oferece um manuseio mais fácil devido à sua forma embalada e lente integrada. O binning explícito para intensidade, tensão e cromaticidade proporciona um nível de consistência de desempenho que é crítico para aplicações que requerem aparência uniforme, como matrizes de retroiluminação.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Por que a corrente direta é limitada a 10mA se pode suportar pulsos de 100mA?

R: A classificação de 10mA é para operação contínua, garantindo fiabilidade a longo prazo e mantendo o desempenho óptico especificado. A classificação de pulso de 100mA é para durações curtas (por exemplo, 0.1ms a cada 1ms). A operação contínua em alta corrente aumenta a temperatura da junção, causando degradação acelerada do fósforo e do semicondutor, levando a um escurecimento prematuro ou falha.

P: Como escolho o resistor limitador de corrente correto?

R: Use a fórmula R = (V_alimentação - VF) / IF. Para uma alimentação de 5V e uma corrente alvo de 5mA, usando o VF máximo de 3.1V por segurança: R = (5 - 3.1) / 0.005 = 380 Ohms. O valor padrão mais próximo (390 Ohms) seria uma boa escolha. Verifique sempre a classificação de potência do resistor: P = I^2 * R.

P: Posso alimentar este LED diretamente a partir de um pino GPIO de um microcontrolador?

R: Possivelmente, mas com cautela. Um pino GPIO típico pode fornecer/absorver 20-25mA. Deve incluir um resistor em série. Além disso, garanta que a tensão de saída do microcontrolador seja suficientemente alta para superar o VF do LED (2.7-3.1V). Um microcontrolador de 3.3V pode funcionar na extremidade inferior da gama VF, mas uma alimentação de 5V é mais fiável. Nunca conecte o LED diretamente entre o pino e o terra sem um resistor.

P: O que significam "Sem Chumbo" e "Sem Halogéneos" para a minha aplicação?

R: "Sem Chumbo" significa que os acabamentos soldáveis não contêm chumbo, cumprindo regulamentos ambientais como a RoHS. "Sem Halogéneos" (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm) significa que o material de embalagem plástico contém halogéneos mínimos, o que reduz a emissão de fumos tóxicos se o dispositivo for exposto a calor extremo ou fogo, melhorando os perfis ambientais e de segurança.

9. Caso Prático de Projeto e Utilização

Cenário: Projetar um teclado retroiluminado para um dispositivo médico.

O projeto requer 12 luzes indicadoras brancas atrás de teclas de borracha de silicone. O espaço é extremamente limitado na PCB de dupla face. O LED 17-21 é selecionado pela sua pegada mínima. O projetista escolhe o bin de intensidade luminosa R2 para garantir boa visibilidade num ambiente bem iluminado. Todos os LEDs são especificados a partir do mesmo bin de VF (por exemplo, 30) para promover um brilho uniforme quando conectados numa configuração paralela alimentada por um único resistor limitador de corrente por ramo paralelo (não um único resistor para todos os 12). O layout da PCB coloca as pastilhas de alívio térmico conforme o desenho da ficha técnica. A casa de montagem é instruída a seguir o perfil de refluxo especificado e a manter os componentes no seu saco selado até ao momento antes da colocação. Após a montagem, o amplo ângulo de visão de 150° garante que cada tecla seja uniformemente iluminada sem pontos quentes.

10. Princípio de Funcionamento e Tendências Tecnológicas

10.1 Princípio de Funcionamento Básico

Este é um LED branco convertido por fósforo. O núcleo é um chip semicondutor feito de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN) que emite luz no espectro azul ou próximo do ultravioleta quando polarizado diretamente (eletroluminescência). Esta luz primária é então absorvida por uma camada de fósforo – um fósforo emissor de amarelo neste caso, suspenso no encapsulante de resina difusa. O fósforo reemite luz em comprimentos de onda mais longos (amarelo). A combinação da luz azul não convertida do chip e da luz amarela convertida do fósforo resulta na perceção de luz "branca". O tom exato (branco frio, branco puro, branco quente) é determinado pela composição e quantidade de fósforo usado, que é controlado durante a fabricação para atingir os bins de cromaticidade especificados.

10.2 Tendências Tecnológicas Objetivas

A tendência geral na tecnologia de LED SMD continua em direção a vários objetivos-chave:Aumento da Eficiência (lm/W):Melhorar a saída de luz por unidade de potência elétrica de entrada, reduzindo o consumo de energia e a carga térmica.Maior Fiabilidade e Vida Útil:Melhorar materiais e embalagens para suportar temperaturas mais altas e mais horas de operação com depreciação mínima do lúmen.Melhoria da Consistência e Reprodução de Cor:Tolerâncias de binning mais apertadas e o desenvolvimento de fósforos que oferecem valores de Índice de Reprodução de Cor (CRI) mais altos para uma luz branca de aparência mais natural.Mais Miniaturização:O desenvolvimento de pegadas de pacote ainda mais pequenas, mantendo ou aumentando a saída de luz.Soluções Integradas:O crescimento de LEDs com reguladores de corrente incorporados, controladores ou múltiplos chips num único pacote para simplificar o projeto do circuito. O LED 17-21 representa um ponto maduro e económico nesta evolução contínua, otimizado para desempenho fiável em aplicações de alto volume com espaço limitado.