Ficha Técnica do LED SMD 12-21 Vermelho Profundo Pacote 1206 - Dimensões 3.2x1.6x1.1mm - Tensão 1.75-2.35V - Potência 60mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LED SMD 12-21 é um dispositivo compacto de montagem em superfície, projetado para montagens eletrônicas de alta densidade. Utilizando tecnologia de chip AlGaInP, emite uma luz vermelha profunda com um comprimento de onda dominante típico de 650 nm. Sua principal vantagem reside na sua pegada significativamente reduzida em comparação com LEDs tradicionais com terminais, permitindo a miniaturização dos produtos finais. O componente é embalado em fita de 8mm dentro de bobinas de 7 polegadas, tornando-o totalmente compatível com equipamentos automatizados de pick-and-place e soldagem de alta velocidade. É um dispositivo monocromático, livre de chumbo, em conformidade com as normas RoHS, REACH da UE e livre de halogênios (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

O formato miniaturizado do pacote 1206 (aproximadamente 3.2mm x 1.6mm) permite projetos de placa de circuito impresso (PCB) menores, maior densidade de componentes e custos reduzidos de armazenamento e transporte. Sua construção leve o torna ideal para aplicações portáteis e com restrições de espaço. Os principais mercados-alvo incluem eletrônicos de consumo, controles industriais e interiores automotivos, especificamente para funções de iluminação de fundo em painéis de instrumentos, painéis de interruptores e teclados de membrana. Também é adequado para indicadores de status em dispositivos de telecomunicações (por exemplo, telefones, máquinas de fax) e aplicações de indicadores de uso geral.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta seção fornece uma interpretação detalhada e objetiva dos principais parâmetros elétricos, ópticos e térmicos definidos na ficha técnica.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida.

• Tensão Reversa (V_R):5V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA. A corrente DC que pode ser aplicada continuamente.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):60 mA (Ciclo de Trabalho 1/10, 1 kHz). Esta especificação é para operação pulsada, reduzindo a dissipação média de potência.
• Dissipação de Potência (P_d):60 mW a T_a=25°C. A perda de potência máxima permitida, calculada como V_F* I_F. Esta especificação é reduzida com o aumento da temperatura ambiente.
• Descarga Eletrostática (ESD):2000V (Modelo do Corpo Humano). Indica sensibilidade moderada a ESD; procedimentos de manuseio adequados são necessários.
• Temperatura de Operação e Armazenamento:-40°C a +85°C (Operação), -40°C a +90°C (Armazenamento). Especifica a faixa ambiental para funcionamento confiável e armazenamento não operacional.
• Temperatura de Soldagem:Refluxo: Pico de 260°C por no máximo 10 segundos. Soldagem Manual: 350°C por no máximo 3 segundos por terminal. Crítico para o controle do processo de montagem.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Medidas a T_a=25°C e I_F=20 mA, estes são os parâmetros de desempenho típicos.

• Intensidade Luminosa (I_v):28,5 a 72,0 mcd (milicandela). O brilho percebido do LED. A ampla faixa é gerenciada através de um sistema de binning (ver Seção 3).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus (típico). Este ângulo amplo fornece um padrão de emissão amplo, adequado para iluminação de fundo e aplicações de indicadores difusos.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):650 nm (típico). O comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):629,5 a 645,5 nm. Esta é a percepção de comprimento de onda único da cor do LED pelo olho humano, também gerenciada através do binning.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):20 nm (típico). A largura do espectro emitido na metade da intensidade máxima (FWHM).
• Tensão Direta (V_F):1,75 a 2,35 V a I_F=20mA. A queda de tensão no LED durante a operação. Um V_Fmais baixo pode melhorar a eficiência do sistema.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA máx. a V_R=5V. Uma pequena corrente de fuga quando o dispositivo está em polarização reversa.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins. O LED 12-21 usa três critérios de binning independentes.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em quatro bins (N1, N2, P1, P2) com base na sua intensidade luminosa medida a 20mA. Isso permite que os projetistas selecionem um grau de brilho adequado para sua aplicação, garantindo aparência uniforme em matrizes com múltiplos LEDs.

• Bin N1:28,5 - 36,0 mcd
• Bin N2:36,0 - 45,0 mcd
• Bin P1:45,0 - 57,0 mcd
• Bin P2:57,0 - 72,0 mcd

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A consistência de cor é controlada classificando o comprimento de onda dominante em quatro códigos (E7, E8, E9, E10). Isso é crucial para aplicações onde é necessário um casamento de cores preciso.

• Bin E7:629,5 - 633,5 nm
• Bin E8:633,5 - 637,5 nm
• Bin E9:637,5 - 641,5 nm
• Bin E10:641,5 - 645,5 nm

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada para auxiliar no cálculo do resistor limitador de corrente e para gerenciar a dissipação de potência em cadeias em série. Três bins (0, 1, 2) são definidos.

• Bin 0:1,75 - 1,95 V
• Bin 1:1,95 - 2,15 V
• Bin 2:2,15 - 2,35 V

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as curvas de desempenho típicas para tal LED incluiriam as seguintes relações, críticas para o projeto:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação exponencial entre a tensão direta e a corrente. A tensão de joelho é em torno de 1,8V. Um resistor limitador de corrente é obrigatório, pois um ligeiro aumento na tensão além de V_Fcausa um grande aumento na corrente, potencialmente destrutivo.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:A intensidade aumenta aproximadamente de forma linear com a corrente até a especificação máxima. Operar acima de I_F=20mA aumenta o brilho, mas também a dissipação de potência e a temperatura da junção.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:A intensidade tipicamente diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta, devido à redução da eficiência quântica interna e outros efeitos térmicos. Esta é uma consideração chave para ambientes de alta temperatura.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa vs. comprimento de onda, mostrando um pico em torno de 650nm com uma FWHM de ~20nm, confirmando o ponto de cor vermelho profundo.
• Tensão Direta vs. Temperatura: V_Ftem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Isso pode afetar a estabilidade da condução de corrente constante.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões e Desenho do Encapsulamento

O LED está em conformidade com a pegada padrão SMD 1206 (3216 métrico). As dimensões principais (em mm, tolerância ±0,1mm, salvo especificação) incluem: comprimento total (3,2), largura (1,6) e altura (1,1). O desenho especifica a marca de identificação do cátodo, tipicamente uma faixa verde ou um canto chanfrado no encapsulamento. As dimensões recomendadas do padrão de solda (pads) na PCB são cruciais para uma soldagem confiável e geralmente são ligeiramente maiores que os terminais do dispositivo para formar um filete adequado.

5.2 Identificação da Polaridade

A orientação correta é vital. O cátodo está marcado no dispositivo. O diagrama da ficha técnica deve ser consultado para identificar esta marcação (por exemplo, uma faixa colorida, um entalhe). Polaridade incorreta impedirá o acendimento do LED e a aplicação de uma tensão reversa acima de 5V pode danificá-lo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O LED é compatível com refluxo por infravermelho e fase de vapor. Um perfil de temperatura sem chumbo (Pb-free) é especificado:

• Pré-aquecimento:150-200°C por 60-120 segundos. Aquecimento gradual para minimizar choque térmico.
• Tempo Acima do Líquidus (217°C):60-150 segundos.
• Temperatura de Pico:260°C no máximo, mantida por não mais que 10 segundos.
• Taxa Máxima de Aquecimento:3°C/segundo.
• Taxa Máxima de Resfriamento:6°C/segundo.

Nota Crítica:A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes para evitar estresse térmico excessivo no encapsulamento e nas ligações internas.

6.2 Instruções para Soldagem Manual

Se reparo manual for necessário:

• Use um ferro de soldar com temperatura da ponta < 350°C.
• Aplique calor a cada terminal por < 3 segundos.
• Use um ferro com potência nominal < 25W.
• Permita um intervalo mínimo de 2 segundos entre soldar cada terminal.
• Para remoção, recomenda-se um ferro de soldar de ponta dupla para aquecer ambos os terminais simultaneamente e evitar estresse mecânico.

A soldagem manual apresenta um risco maior de dano térmico e deve ser evitada na produção.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

O dispositivo é embalado em um saco resistente à umidade com dessecante.

• Antes de Abrir:Armazene a ≤30°C e ≤90% UR.
• Após Abrir (Vida Útil na Bancada):1 ano a ≤30°C e ≤60% UR. Dispositivos não utilizados devem ser reembalados em um saco à prova de umidade.
• Secagem:Se o indicador de dessecante mudar de cor ou o tempo de armazenamento for excedido, seque a 60 ±5°C por 24 horas antes do uso para remover a umidade absorvida e evitar o "efeito pipoca" durante o refluxo.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Embalagem

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro. Cada bobina contém 2000 peças. As dimensões da fita (tamanho do bolso, passo) são especificadas para garantir compatibilidade com alimentadores automáticos. A bobina tem dimensões específicas de cubo, flange e externas para montagem em máquinas de colocação.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém informações críticas para rastreabilidade e aplicação correta:

• P/N:Número completo do produto (por exemplo, 12-21/R8C-AN1P2B/2D).
• QTY:Quantidade na bobina.
• CAT (ou Classificação de Intensidade Luminosa):O código do bin de intensidade (por exemplo, P1).
• HUE (Classificação de Cromaticidade/Comprimento de Onda):O código do bin de comprimento de onda dominante (por exemplo, E9).
• REF (Classificação de Tensão Direta):O código do bin de tensão (por exemplo, 1).
• LOT No:Número do lote de fabricação para rastreamento de qualidade.

8. Recomendações para Projeto de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O método de acionamento mais comum é um resistor limitador de corrente em série. O valor do resistor (R_s) é calculado usando a Lei de Ohm: R_s= (V_fonte- V_F) / I_F. Usar o V_Fmáximo do bin (por exemplo, 2,35V para o Bin 2) garante corrente suficiente mesmo com a variação do LED no pior caso. Para uma fonte de 5V e I_F=20mA: R_s= (5 - 2,35) / 0,02 = 132,5Ω. Um resistor padrão de 130Ω ou 150Ω seria adequado. A potência nominal do resistor deve ser pelo menos (I_F²* R_s).

8.2 Considerações e Precauções de Projeto

• Limitação de Corrente é Obrigatória:Como enfatizado nas "Precauções", um mecanismo externo de limitação de corrente (resistor ou driver de corrente constante) é absolutamente necessário. Conectar diretamente a uma fonte de tensão destruirá o LED.
• Gerenciamento Térmico:Embora um único LED dissipe apenas ~60mW, matrizes de alta densidade ou operação em altas temperaturas ambientes requerem atenção ao layout da PCB para dissipação de calor. Evite colocar perto de outras fontes de calor.
• Proteção contra ESD:Implemente procedimentos de manuseio seguros contra ESD durante a montagem. Proteção contra ESD a nível de circuito pode ser necessária em ambientes sensíveis.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 120 graus fornece cobertura ampla. Para luz focada, ópticas secundárias (lentes) seriam necessárias. O encapsulamento de resina transparente é adequado para aplicações onde a cor do chip é aceitável ou quando usado com difusores externos.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs vermelhos mais antigos de furo passante (por exemplo, 3mm, 5mm), o LED SMD 12-21 oferece:

• Redução de Tamanho:Pegada e perfil drasticamente menores, permitindo designs modernos miniaturizados.
• Compatibilidade com Automação:Projetado para montagem em superfície de alto volume e baixo custo.
• Confiabilidade Aprimorada:Os pacotes SMD geralmente têm melhores caminhos térmicos para a PCB e não possuem terminais dobrados que podem causar estresse.
• Comparado com alguns outros LEDs vermelhos SMD (por exemplo, aqueles que usam InGaN para vermelho), a tecnologia AlGaInP normalmente oferece maior eficiência e cor mais saturada no espectro vermelho/âmbar.

Sua principal desvantagem é a necessidade de processos de fabricação e montagem de PCB mais precisos em comparação com componentes de furo passante.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

10.1 Qual resistor devo usar com uma fonte de 3.3V?

Usando o V_Fmáximo de 2,35V e I_Falvo de 20mA: R = (3,3 - 2,35) / 0,02 = 47,5Ω. Use um resistor padrão de 47Ω. Verifique a corrente: I = (3,3 - 2,0[típico]) / 47 ≈ 27,7mA, que está acima da especificação contínua de 25mA. Para segurança, escolha um resistor de 68Ω: I = (3,3 - 2,0) / 68 ≈ 19,1mA, que está dentro da especificação.

10.2 Posso acionar este LED com um sinal PWM para controle de brilho?

Sim. A Modulação por Largura de Pulso (PWM) é um excelente método para dimerizar LEDs. Certifique-se de que a corrente de pico em cada pulso não exceda as especificações máximas absolutas (I_FP= 60mA para pulsos com ciclo de trabalho de 10%). A frequência deve ser alta o suficiente para evitar cintilação visível (tipicamente >100Hz).

10.3 Por que as informações de armazenamento e secagem são tão importantes?

Os encapsulamentos plásticos SMD podem absorver umidade do ar. Durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura, essa umidade retida pode vaporizar rapidamente, criando pressão interna que pode delaminar o encapsulamento ou rachar o chip ("efeito pipoca"). As condições de armazenamento e o procedimento de secagem previnem este modo de falha.

10.4 Como interpreto os códigos de binning ao fazer um pedido?

Para uma aparência consistente em um produto, especifique os bins desejados para Intensidade Luminosa (CAT), Comprimento de Onda Dominante (HUE) e, opcionalmente, Tensão Direta (REF). Por exemplo, solicitar "CAT=P1, HUE=E9" garante que todos os LEDs terão brilho similar e um tom muito específico de vermelho profundo. Se não especificado, você pode receber uma mistura da produção.

11. Exemplos Práticos de Aplicação

11.1 Iluminação de Fundo para Botões de Painel Automotivo

Nesta aplicação, múltiplos LEDs 12-21 são colocados atrás de botões translúcidos ou símbolos em um painel. O amplo ângulo de visão de 120 graus garante iluminação uniforme através do símbolo. Eles são tipicamente acionados em cadeias paralelas, cada uma com seu próprio resistor limitador de corrente, a partir do sistema de 12V do veículo (via regulador de tensão). A faixa de operação de -40°C a +85°C é adequada para o ambiente interno automotivo. A consistência no comprimento de onda (bin HUE) é crítica aqui para combinar com a cor de outras iluminações internas.

11.2 Indicador de Status em um Roteador de Rede

Um único LED pode ser usado para indicar energia ou atividade de rede. Ele é acionado por um pino GPIO de um microcontrolador. O circuito inclui um resistor em série (calculado para a saída de 3,3V ou 5V do MCU) e possivelmente um transistor se o pino do MCU não puder fornecer 20mA diretamente. A cor vermelha profunda é altamente visível. O pacote SMD permite que ele seja colocado muito próximo a uma pequena janela indicadora na carcaça do roteador.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O LED 12-21 é um dispositivo fotônico semicondutor. Seu núcleo é um chip feito de materiais AlGaInP (Fosfeto de Alumínio Gálio Índio). Quando uma tensão direta que excede o potencial de junção do diodo (∼1,8V) é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Neste sistema de materiais, uma porção significativa dessa energia de recombinação é liberada como fótons (luz) em vez de calor. A composição específica das camadas de AlGaInP determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, vermelho profundo em torno de 650 nm. O encapsulamento de resina epóxi transparente encapsula o chip, fornece proteção mecânica e atua como uma lente primária moldando a saída de luz no padrão de 120 graus.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

O LED SMD 1206 representa uma tecnologia de encapsulamento madura e amplamente adotada. As tendências atuais em encapsulamento de LED estão se movendo para pegadas ainda menores (por exemplo, 0805, 0603, 0402) para ultra-miniaturização e matrizes de maior densidade. Há também uma forte tendência para pacotes de escala de chip (CSP) que eliminam o encapsulamento plástico tradicional para tamanho mínimo e desempenho térmico ideal. Para emissão vermelha, enquanto o AlGaInP permanece altamente eficiente, desenvolvimentos em LEDs convertidos por fósforo e novos materiais semicondutores continuam. Além disso, a integração de eletrônicos de controle (por exemplo, drivers de corrente constante, controladores PWM) diretamente no pacote do LED ("LEDs inteligentes") está se tornando mais comum para aplicações de iluminação avançadas. O LED 12-21 está situado em um segmento bem estabelecido e otimizado em custo do mercado, valorizado por sua confiabilidade, simplicidade e compatibilidade com processos SMT padrão.

14. Aviso de Restrições de Aplicação

Este produto é projetado para aplicações comerciais e industriais gerais. Não é especificamente qualificado ou garantido para uso em sistemas de alta confiabilidade ou críticos para segurança, tais como:

• Equipamentos militares ou aeroespaciais
• Sistemas de segurança automotiva (por exemplo, luzes de freio, controles de airbag)
• Equipamentos de suporte à vida médica

Em tais aplicações, são necessários produtos diferentes com faixas de temperatura estendidas, testes de confiabilidade aprimorados e diferentes fluxos de qualificação. As especificações neste documento garantem o desempenho apenas dentro dos limites declarados e para o componente como uma unidade individual. O desempenho e a confiabilidade em nível de sistema são de responsabilidade do projetista do produto final.