Ficha Técnica do LED SMD 16-213/R6C-AQ2R2B/3T - Vermelho Brilhante - 20mA - 1,75-2,35V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 16-213 é um LED de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações miniaturizadas e de alta densidade. Ele utiliza tecnologia de semicondutor AlGaInP para produzir uma luz Vermelha Brilhante. Seu fator de forma compacto permite uma economia significativa de espaço nas placas de circuito impresso (PCBs) em comparação com componentes tradicionais de terminais, contribuindo para designs de produtos finais menores e reduzindo os requisitos de armazenamento.

1.1 Vantagens Principais

• Miniaturização:O tamanho reduzido do encapsulamento permite maior densidade de empacotamento e viabiliza o projeto de equipamentos eletrônicos mais compactos.
• Leveza:Ideal para aplicações onde o peso é um fator crítico.
• Compatibilidade:Embalado em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas, sendo totalmente compatível com equipamentos padrão de montagem automática pick-and-place.
• Conformidade Ambiental:O produto é livre de chumbo (Pb-free), em conformidade com as normas RoHS, REACH da UE e Halogen-Free (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Compatibilidade de Processo:Adequado para processos de soldagem por refluxo por infravermelho (IR) e por fase de vapor.

1.2 Aplicações Alvo

Este LED é bem adequado para uma variedade de funções de indicação e retroiluminação, incluindo:

• Retroiluminação de painéis e botões em controles automotivos e industriais.
• Indicadores de status e retroiluminação de teclados em dispositivos de telecomunicações, como telefones e máquinas de fax.
• Retroiluminação plana para painéis LCD, botões e símbolos.
• Aplicações de indicação de propósito geral.

2. Valores Máximos Absolutos

Os seguintes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestas condições não é garantida.

3. Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C e uma corrente direta (I_F) de 20mA, salvo indicação em contrário. Eles representam o desempenho típico do dispositivo.

Notas:

1. Tolerância da Intensidade Luminosa: ±11%
2. Tolerância do Comprimento de Onda Dominante: ±1nm
3. Tolerância da Tensão Direta: ±0,05V

4. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência no desempenho da aplicação, os LEDs são classificados (binning) com base em parâmetros-chave. O 16-213 utiliza um sistema de binning de três códigos.

4.1 Binning de Intensidade Luminosa (CAT)

Este código indica a intensidade luminosa mínima e máxima em I_F=20mA.

4.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante (HUE)

Este código define a faixa de pureza de cor da luz vermelha emitida.

4.3 Binning de Tensão Direta (REF)

Este código agrupa os LEDs pela sua queda de tensão direta em I_F=20mA, o que é crítico para o cálculo do resistor limitador e projeto da fonte de alimentação.

5. Análise das Curvas de Desempenho

As seguintes curvas típicas fornecem insights sobre o comportamento do dispositivo sob condições variáveis. Todas as curvas são medidas a T_a=25°C, salvo indicação.

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

Esta curva mostra a relação exponencial entre a tensão aplicada e a corrente resultante. A tensão direta (V_F) está tipicamente entre 1,75V e 2,35V na corrente operacional padrão de 20mA. Os projetistas devem usar um resistor limitador de corrente em série para evitar fuga térmica, pois um pequeno aumento na tensão além do ponto de joelho causa um grande aumento na corrente, potencialmente destrutivo.

5.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A intensidade luminosa aumenta aproximadamente de forma linear com a corrente direta até a corrente máxima nominal. Operar acima do valor máximo absoluto (25mA contínuos) reduzirá a vida útil e a confiabilidade.

5.3 Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente

A saída de luz do LED diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. A curva mostra a intensidade luminosa relativa caindo à medida que a temperatura ambiente aumenta de -40°C a +85°C. Este derating deve ser considerado em projetos onde o LED opera em ambientes de alta temperatura ou com correntes de acionamento elevadas.

5.4 Curva de Derating da Corrente Direta

Esta curva crítica define a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. Para garantir operação confiável e evitar superaquecimento, a corrente direta deve ser reduzida ao operar em altas temperaturas ambientes.

5.5 Distribuição Espectral

O espectro está centrado em torno de um comprimento de onda de pico típico (λ_p) de 632nm com uma largura a meia altura (FWHM) de aproximadamente 20nm, característica dos LEDs vermelhos baseados em AlGaInP. O comprimento de onda dominante (λ_d) define a cor percebida.

5.6 Diagrama de Radiação

O LED apresenta um amplo ângulo de visão de 120 graus (2θ_1/2), fornecendo um padrão de emissão amplo e uniforme, adequado para iluminação de área e aplicações de indicação onde é necessária ampla visibilidade.

6. Informações Mecânicas e de Embalagem

6.1 Dimensões do Encapsulamento

O contorno físico e as dimensões críticas do encapsulamento do LED são fornecidos na ficha técnica. As tolerâncias são tipicamente ±0,1mm, salvo indicação em contrário. Os projetistas devem consultar o desenho exato para a criação do footprint.

6.2 Layout Recomendado dos Terminais (Pads)

Um padrão de terminais (footprint) recomendado para o projeto de PCB está incluído. Este padrão é apenas para referência e deve ser otimizado com base em processos de fabricação específicos, volume de pasta de solda e requisitos de gerenciamento térmico.

6.3 Identificação da Polaridade

O cátodo é tipicamente marcado no dispositivo. A orientação correta da polaridade é essencial durante a montagem para evitar danos por polarização reversa.

7. Diretrizes de Soldagem e Montagem

7.1 Perfil de Soldagem por Refluxo (Sem Chumbo)

O LED é compatível com processos padrão de refluxo por infravermelho ou fase de vapor usando solda sem chumbo. O perfil de temperatura recomendado inclui:

• 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 não mais que 10 segundos.
• Taxa de Aquecimento:Máximo de 3°C/segundo até 255°C, depois máximo de 6°C/segundo até o pico.
• Taxa de Resfriamento:Máximo de 6°C/segundo.

Crítico:A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes no mesmo dispositivo.

7.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, deve-se tomar extremo cuidado:

• Use um ferro de soldar com temperatura da ponta não superior a 350°C.
• Limite o tempo de contato a no máximo 3 segundos por terminal.
• Use um ferro com potência nominal de 25W ou menos.
• Permita um intervalo de resfriamento de pelo menos 2 segundos entre a soldagem de cada terminal.
• Evite aplicar tensão mecânica no corpo do LED durante o aquecimento.

7.3 Retrabalho e Reparo

O reparo após o LED ser soldado é fortemente desencorajado. Se inevitável, deve-se usar um ferro de soldar especializado de dupla ponta para aquecer ambos os terminais simultaneamente, minimizando o estresse térmico. O efeito nas características do LED deve ser verificado após o retrabalho.

8. Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os LEDs são embalados em um saco resistente à umidade com dessecante.

• Antes de Abrir:Armazene a ≤30°C e ≤90% de Umidade Relativa (UR).
• Após Abrir (Vida Útil no Chão de Fábrica):Dispositivos não utilizados devem ser soldados dentro de 1 ano quando armazenados a ≤30°C e ≤60% UR. Se não usados neste período, devem ser reaquecidos e reembalados.
• Procedimento de Reaquecimento (Baking):Se o indicador de dessecante mudar de cor ou a vida útil no chão for excedida, reaqueça a 60 ±5°C por 24 horas antes do uso.

9. Embalagem e Informações de Pedido

9.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os dispositivos são fornecidos em fita transportadora relevada de 8mm de largura, enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro. Cada bobina contém 3000 unidades.

9.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém vários códigos-chave:

• CPN:Número da Peça do Cliente.
• P/N:Número da Peça do Fabricante (ex.: 16-213/R6C-AQ2R2B/3T).
• QTY:Quantidade por bobina.
• CAT:Classificação de Intensidade Luminosa (ex.: Q2, R1, R2).
• HUE:Classificação de Comprimento de Onda Dominante (ex.: E4, E5, E6, E7).
• REF:Classificação de Tensão Direta (ex.: 0, 1, 2).
• LOT No:Número de lote de fabricação rastreável.

10. Considerações de Projeto para Aplicação

10.1 Cálculo do Resistor Limitador de Corrente

Um resistor em série éobrigatóriopara definir a corrente direta. O valor do resistor (R_S) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R_S= (V_Fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da tabela de binning para um projeto conservador, garantindo que I_Fnão exceda o valor desejado. A potência nominal do resistor também deve ser calculada: P_R= (I_F)² * R_S.

10.2 Gerenciamento Térmico

Embora o encapsulamento seja pequeno, a dissipação de potência (até 60mW) pode causar um aumento significativo na temperatura da junção, especialmente em altas temperaturas ambientes ou espaços fechados. Isso reduz a saída de luz e a vida útil. Garanta que uma área adequada de cobre na PCB ou vias térmicas sejam usadas para dissipação de calor se operar próximo aos valores máximos nominais.

10.3 Proteção contra ESD

Embora classificado para 2000V HBM, as precauções padrão de manuseio ESD devem ser sempre seguidas durante a montagem e o manuseio para evitar danos latentes.

11. Comparação e Diferenciação Técnica

O LED 16-213, baseado na tecnologia AlGaInP, oferece vantagens distintas para aplicações de indicação vermelha:

• vs. Tecnologias Mais Antigas (ex.: GaAsP):O AlGaInP fornece maior eficiência luminosa, resultando em saída mais brilhante na mesma corrente, e melhor pureza de cor (vermelho mais saturado).
• vs. LEDs Brancos de Espectro Largo com Filtro:Um LED vermelho monocromático é muito mais eficiente para produzir luz vermelha pura do que filtrar luz branca, levando a menor consumo de energia.
• vs. LEDs com Terminais Maiores:O formato SMD permite montagem automatizada, reduz o espaço na placa e melhora a confiabilidade mecânica ao eliminar terminais propensos a dobrar e quebrar.

12. Perguntas Frequentes (FAQ)

P1: Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico (λp) e Comprimento de Onda Dominante (λd)?

R1: O Comprimento de Onda de Pico é o comprimento de onda no qual a distribuição de potência espectral é máxima. O Comprimento de Onda Dominante é o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponde à cor percebida do LED. O λd é mais relevante para a especificação de cor em aplicações de indicação.

P2: Posso acionar este LED sem um resistor limitador de corrente se minha fonte de alimentação for exatamente 2,0V?

R2:No.A tensão direta tem uma tolerância e varia com a temperatura. Uma tensão de alimentação igual ao V_Fnominal pode levar a corrente excessiva devido à variação entre unidades ou queda de temperatura. Um resistor em série é sempre necessário para operação confiável.

P3: Por que a faixa de temperatura de armazenamento é mais ampla que a faixa de operação?

R3: A classificação de armazenamento aplica-se ao dispositivo em um estado inativo, sem energia. A faixa de operação é mais estreita porque a operação ativa gera calor na junção do semicondutor, e o efeito combinado da temperatura ambiente e do autoaquecimento deve ser limitado para garantir desempenho e longevidade.

P4: Como interpreto o número da peça 16-213/R6C-AQ2R2B/3T?

R4: Embora a decodificação exata possa ser proprietária, ela tipicamente incorpora o código do produto base (16-213) seguido por códigos que especificam os bins de desempenho (ex.: intensidade luminosa 'R2', comprimento de onda dominante provavelmente dentro de 'E6/E7', e tensão direta 'B2'), e possivelmente o tipo de embalagem ('3T' pode se referir a fita e bobina).

13. Estudo de Caso de Projeto: Retroiluminação de Botões de Painel

Cenário:Projetando a retroiluminação para um botão de painel automotivo que requer iluminação vermelha uniforme e confiável em um ambiente com temperaturas ambientes de até 70°C.

Etapas do Projeto:

1. Seleção da Corrente:Para garantir longevidade em alta temperatura, faça o derating da corrente. Pela curva de derating, a 70°C ambiente, a I_Fmáxima permitida é significativamente menor que 25mA. Selecionar I_F= 15mA fornece uma boa margem de segurança.
2. Cálculo do Resistor:Usando uma fonte automotiva de 12V e o V_Fmáximo do bin B2 (2,35V). R_S= (12V - 2,35V) / 0,015A ≈ 643Ω. Use um resistor padrão de 620Ω ou 680Ω. Potência: P = (0,015)² * 643 ≈ 0,145W. Um resistor de 1/4W é suficiente.
3. Seleção do Bin:Para aparência uniforme entre múltiplos botões, especifique bins apertados para HUE (Comprimento de Onda Dominante, ex.: apenas E6) e CAT (Intensidade Luminosa, ex.: apenas R1). Isso garante cor e brilho consistentes.
4. Layout:Posicione o LED e seu resistor limitador de corrente próximos um do outro. Use o layout de terminais recomendado da ficha técnica, possivelmente adicionando pequenas conexões de alívio térmico para auxiliar na soldagem.

14. Princípio Tecnológico

O LED é baseado em uma heteroestrutura de semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio (AlGaInP). Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. A energia liberada durante essa recombinação é emitida como fótons (luz). A energia específica da banda proibida da liga AlGaInP determina o comprimento de onda da luz emitida, que neste caso está no espectro vermelho (aproximadamente 632nm). A lente de resina transparente permite que a luz escape com absorção mínima, e sua forma determina o amplo ângulo de visão de 120 graus.

15. Tendências da Indústria

O mercado para LEDs indicadores SMD como o 16-213 continua a evoluir. As principais tendências incluem:

• Maior Eficiência:Melhorias contínuas em ciência dos materiais visam fornecer maior eficácia luminosa (mais saída de luz por unidade de entrada elétrica), permitindo menor consumo de energia ou indicadores mais brilhantes.
• Miniaturização:A busca por produtos finais menores impulsiona encapsulamentos de LED cada vez menores (ex.: tamanhos métricos 0402, 0201), mantendo ou melhorando o desempenho óptico.
• Confiabilidade Aprimorada:Melhorias em materiais de encapsulamento e tecnologias de fixação do chip focam em estender a vida útil operacional e a robustez contra ciclagem térmica e umidade.
• Integração:Uma tendência para integrar múltiplos LEDs (ex.: clusters RGB) ou combinar LEDs com ICs de controle (como chips driver) em um único encapsulamento para simplificar o projeto do circuito e economizar espaço na placa.