Especificação do LED SMD 15-215/G7C-BN1P2B/2T - Amarelo Verde Brilhante - 20mA - 2.35V Máx. - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O modelo 15-215/G7C-BN1P2B/2T é um LED de montagem em superfície (SMD) que utiliza um chip semicondutor de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio) para emitir uma luz Amarelo Verde Brilhante. Este LED caracteriza-se pelo seu tamanho compacto, o que facilita projetos de placas de circuito impresso (PCB) mais pequenas, maior densidade de componentes e, em última análise, permite o desenvolvimento de equipamentos eletrónicos mais miniaturizados. A sua construção leve aumenta ainda mais a sua adequação para aplicações onde o espaço e o peso são restrições críticas.

O dispositivo é embalado em fita de 8mm enrolada num carretel de 7 polegadas de diâmetro, sendo totalmente compatível com equipamentos padrão de montagem automática pick-and-place. Foi concebido para ser utilizado em processos de soldagem por refluxo por infravermelhos e por fase de vapor. O produto está em conformidade com regulamentações ambientais e de segurança fundamentais, sendo isento de chumbo (Pb-free), em conformidade com a diretiva RoHS da UE, regulamentos REACH da UE e cumprindo as normas de isenção de halogéneos (Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

As especificações máximas absolutas definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estas especificações são definidas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. A tensão reversa máxima (VR) é de 5V. A corrente direta contínua máxima (IF) é de 25 mA. Para operação em pulso, é permitida uma corrente direta de pico (IFP) de 60 mA sob um ciclo de trabalho de 1/10 a 1 kHz. A dissipação de potência máxima (Pd) é de 60 mW. O dispositivo pode suportar uma descarga eletrostática (ESD) de 2000V de acordo com o Modelo do Corpo Humano (HBM). A faixa de temperatura operacional (Topr) é de -40°C a +85°C, enquanto a faixa de temperatura de armazenamento (Tstg) é de -40°C a +90°C. Para soldagem, pode suportar soldagem por refluxo a 260°C durante 10 segundos ou soldagem manual a 350°C por um máximo de 3 segundos.

2.2 Características Eletro-Ópticas

O desempenho principal é definido sob condições de teste padrão (Ta=25°C, IF=20mA). A intensidade luminosa (Iv) apresenta uma faixa típica. O dispositivo apresenta um ângulo de visão amplo (2θ1/2) de aproximadamente 140 graus. O comprimento de onda de pico (λp) é de cerca de 575 nm, com um comprimento de onda dominante (λd) variando de 567,5 nm a 575,5 nm. A largura de banda espectral (Δλ) é tipicamente de 20 nm. A tensão direta (VF) varia de 1,75V a 2,35V. A corrente reversa (IR) é no máximo de 10 μA quando é aplicada uma tensão reversa (VR) de 5V. É crucial notar que o dispositivo não foi concebido para operar sob polarização reversa; a especificação VR destina-se apenas a testar o parâmetro IR.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave. Isto permite aos projetistas selecionar componentes que atendam a critérios de desempenho específicos para a sua aplicação.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A intensidade luminosa é categorizada em quatro bins (N1, N2, P1, P2) medidos a IF=20mA. Os bins definem valores mínimos e máximos para garantir um determinado nível de brilho. Os projetistas devem considerar uma tolerância adicional de ±11% na intensidade luminosa dentro de um bin.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A cor, definida pelo comprimento de onda dominante, é classificada em quatro bins (C15, C16, C17, C18), cada um abrangendo uma faixa de 2 nm de 567,5 nm a 575,5 nm. Aplica-se uma tolerância de ±1 nm ao comprimento de onda dominante dentro de um bin.

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é agrupada em três bins (0, 1, 2), cada um abrangendo uma faixa de 0,2V de 1,75V a 2,35V. Aplica-se uma tolerância de ±0,1V à tensão direta dentro de um bin. Esta classificação é crítica para projetar circuitos de acionamento de corrente consistentes, especialmente quando vários LEDs são conectados em paralelo.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que ilustram o comportamento do dispositivo sob condições variáveis. Acurva de Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Diretamostra como a saída de luz aumenta com a corrente, tipicamente de forma sublinear em correntes mais altas devido ao aquecimento e à queda de eficiência. ACurva de Derating de Corrente Diretaé essencial para a gestão térmica; indica que a corrente direta máxima permitida deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C para evitar exceder os limites máximos de temperatura de junção e dissipação de potência. Ográfico de Distribuição Espectraldescreve a potência radiante relativa em função do comprimento de onda, centrada em torno de 575 nm com a largura de banda característica de 20 nm. Acurva Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)demonstra a relação exponencial típica de um díodo; um pequeno aumento na tensão leva a um grande aumento na corrente, sublinhando a necessidade de um circuito limitador de corrente. ODiagrama de Radiação(gráfico polar) representa visualmente a distribuição espacial da intensidade da luz, confirmando o ângulo de visão de 140 graus.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

O desenho do encapsulamento fornece dimensões críticas para o projeto da área de montagem no PCB. As medições-chave incluem o comprimento e largura totais, o tamanho e posição das pastilhas de solda e a altura do componente. As tolerâncias são tipicamente de ±0,1mm, salvo indicação em contrário. A polaridade é indicada no próprio dispositivo, que deve ser alinhado corretamente com a marcação de polaridade correspondente na área de montagem do PCB para garantir o funcionamento adequado.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A manipulação e soldagem adequadas são vitais para a fiabilidade. O dispositivo é fornecido em embalagem sensível à humidade. O saco não deve ser aberto até que os componentes estejam prontos para uso. Uma vez aberto, os LEDs devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de humidade relativa e utilizados dentro de 168 horas (7 dias). Se este tempo for excedido ou se o indicador de dessecante mostrar saturação, é necessário um tratamento de secagem a 60±5°C durante 24 horas antes da utilização.

Para soldagem por refluxo sem chumbo, deve ser seguido um perfil de temperatura específico: pré-aquecimento entre 150-200°C durante 60-120 segundos, um tempo acima do líquido (217°C) de 60-150 segundos, uma temperatura de pico não superior a 260°C mantida por um máximo de 10 segundos e taxas de arrefecimento controladas. A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes. Durante a soldagem manual, a temperatura da ponta do ferro deve estar abaixo de 350°C, o tempo de contacto por terminal não deve exceder 3 segundos e deve ser deixado um intervalo adequado entre a soldagem de cada terminal. A reparação após a soldagem inicial é desencorajada, mas se for inevitável, deve ser utilizado um ferro de soldar de dupla cabeça especializado para aquecer simultaneamente ambos os terminais e evitar tensões mecânicas.

7. Embalagem e Informações de Pedido

Os LEDs são entregues num sistema de embalagem resistente à humidade. São carregados em fita transportadora, que é depois enrolada num carretel de 7 polegadas. Cada carretel contém 2000 peças. O carretel, juntamente com o dessecante, é selado dentro de um saco de alumínio à prova de humidade. A etiqueta do saco contém informações essenciais para rastreabilidade e identificação, incluindo o número do produto, quantidade e os códigos de bin específicos para intensidade luminosa (CAT), comprimento de onda dominante (HUE) e tensão direta (REF).

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

A cor Amarelo Verde Brilhante e o formato SMD tornam este LED adequado para várias funções de indicação e retroiluminação. As aplicações principais incluem retroiluminação para painéis de instrumentos de cluster e interruptores de membrana, indicadores de estado e retroiluminação de teclado em dispositivos de telecomunicações como telefones e máquinas de fax, e retroiluminação plana para pequenos painéis LCD, interruptores e símbolos. A sua natureza de uso geral também permite a utilização em eletrónica de consumo, controlos industriais e dispositivos portáteis.

8.2 Considerações de Projeto

Acionamento de Corrente:Um resistor limitador de corrente externo é obrigatório. A característica exponencial I-V significa que mesmo uma pequena variação na tensão de alimentação pode causar uma grande alteração, potencialmente destrutiva, na corrente direta. O valor do resistor deve ser calculado com base na tensão de alimentação, na tensão direta do LED (considerando o bin e a tolerância) e na corrente operacional desejada (não excedendo 25 mA contínuos).
Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, o layout adequado do PCB é importante. Garanta uma área de cobre adequada em torno das pastilhas de solda para atuar como dissipador de calor, especialmente se operar em altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima. Cumpra a curva de derating de corrente.
Proteção contra ESD:Embora classificado para 2000V HBM, devem ser observadas as precauções padrão contra ESD durante a manipulação e montagem.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs tradicionais com terminais, este tipo SMD oferece vantagens significativas em tamanho, peso e adequação para montagem automatizada, levando a custos de fabrico globais mais baixos. No panorama dos LEDs SMD, a utilização do material AlGaInP para emissão amarelo-verde oferece tipicamente maior eficiência luminosa e melhor saturação de cor do que tecnologias mais antigas como o GaP. O amplo ângulo de visão de 140 graus é uma característica fundamental para aplicações que requerem ampla visibilidade, em oposição aos LEDs de ângulo mais estreito utilizados para iluminação focada. A sua conformidade com as normas ambientais modernas (RoHS, Isento de Halogéneos) é um requisito básico para a maioria dos produtos eletrónicos contemporâneos.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Que valor de resistor devo usar com uma alimentação de 5V?
R: Deve usar a tensão direta máxima do bin (por exemplo, 2,35V do Bin 2) e a corrente desejada (por exemplo, 20mA). Usando a Lei de Ohm: R = (Valimentação - Vf) / If = (5V - 2,35V) / 0,020A = 132,5 Ohms. Um resistor padrão de 130 ou 150 Ohm seria apropriado, garantindo que a corrente não excede 25 mA mesmo na Vf mínima.

P: Posso acionar este LED sem um resistor limitador de corrente usando uma fonte de tensão constante?
R: Não. Isso quase certamente destruirá o LED devido ao fluxo de corrente descontrolado resultante da característica exponencial I-V do díodo.

P: Como a temperatura afeta o brilho?
R: A intensidade luminosa tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. A curva de derating reflete isso indiretamente ao exigir correntes mais baixas em altas temperaturas ambientes para evitar sobreaquecimento, o que reduziria ainda mais a eficiência e a vida útil.

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?
R: O comprimento de onda de pico (λp) é o comprimento de onda no qual a distribuição de potência espectral é máxima. O comprimento de onda dominante (λd) é o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponde à cor percebida do LED. Para um emissor de banda estreita como este, eles estão frequentemente próximos, mas o λd é mais relevante para a especificação da cor.

11. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Projetar um painel de indicadores de estado com múltiplos LEDs.Um projetista está a criar um painel de controlo com 10 indicadores de estado amarelo-verde. Para garantir um brilho uniforme, deve especificar LEDs do mesmo bin de intensidade luminosa (por exemplo, todos P1). Para garantir uma aparência de cor consistente, deve especificar LEDs do mesmo bin de comprimento de onda dominante (por exemplo, todos C17). Para simplificar o circuito de acionamento e garantir uma distribuição uniforme da corrente se os LEDs forem colocados em paralelo, é altamente recomendável especificar LEDs do mesmo bin de tensão direta (por exemplo, todos 1). O circuito de acionamento consistiria num regulador de tensão (por exemplo, 5V) e num único resistor limitador de corrente para cada LED (ou um CI driver de LED dedicado para melhor controlo e capacidade de dimmer). O layout do PCB agruparia os LEDs, mas forneceria uma área de cobre suficiente para dissipação de calor, especialmente se forem iluminados simultaneamente por períodos prolongados.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Este LED opera com base no princípio da eletroluminescência numa junção p-n semicondutora. Quando uma tensão direta é aplicada, os eletrões da região de AlGaInP do tipo n são injetados através da junção para a região do tipo p, e as lacunas são injetadas na direção oposta. Estes portadores de carga recombinam-se na região ativa perto da junção. Num semicondutor de banda proibida direta como o AlGaInP, esta recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). A composição específica dos átomos de Alumínio, Gálio, Índio e Fosfeto determina a energia da banda proibida, que dita diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, Amarelo Verde Brilhante (~575 nm). O encapsulante de resina epóxi serve para proteger o chip semicondutor, moldar o feixe de saída de luz (criando o ângulo de visão de 140 graus) e fornecer estabilidade mecânica.

13. Tendências de Desenvolvimento

A tendência geral em LEDs SMD como este continua em direção a uma maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt elétrico), melhor consistência de cor e tolerâncias de binning mais apertadas, e maior fiabilidade em condições ambientais adversas. O encapsulamento está a evoluir para permitir áreas de montagem ainda mais pequenas e perfis mais baixos, mantendo ou melhorando o desempenho térmico. Há também um forte impulso para a capacidade de sintonização de espectro completo e LEDs inteligentes e endereçáveis integrados com circuitos de controlo. A ciência dos materiais subjacente para LEDs de AlGaInP é madura, mas a investigação em curso foca-se na otimização da eficiência a densidades de corrente mais altas e na melhoria da longevidade. A ênfase na conformidade ambiental (isento de halogéneos, RoHS) é agora padrão e continuará a ser um requisito básico para todos os componentes eletrónicos.