Ficha Técnica de LED SMD Vermelho Profundo 17-21 - Dimensões 1.6x0.8x0.6mm - Tensão 1.75-2.35V - Potência 60mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED SMD Vermelho Profundo no compacto encapsulamento 17-21. Este componente foi projetado para a montagem eletrónica moderna, oferecendo uma redução significativa no tamanho e peso em comparação com os LEDs tradicionais com terminais. As suas principais vantagens incluem permitir projetos de placas de circuito impresso (PCB) mais pequenos, maior densidade de componentes e, em última análise, contribuir para equipamentos finais mais compactos e leves.

1.1 Características Principais e Conformidade

O LED é fornecido em fita de 8mm enrolada numa bobina de 7 polegadas de diâmetro, tornando-o totalmente compatível com equipamentos automáticos de montagem pick-and-place. Está qualificado para uso com processos de soldagem por refluxo por infravermelhos (IR) e por fase de vapor. O dispositivo é monocromático, emitindo uma luz vermelha profunda. É construído com materiais sem chumbo e está em conformidade com regulamentações ambientais e de segurança fundamentais, incluindo a diretiva RoHS da UE, os regulamentos REACH da UE e os requisitos livres de halogéneos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Aplicações Alvo

Este LED é adequado para uma variedade de aplicações de sinalização e retroiluminação. Usos comuns incluem retroiluminação de painéis de instrumentos e interruptores, indicadores de estado e retroiluminação de teclados em dispositivos de telecomunicações como telefones e faxes, retroiluminação plana para LCDs e aplicações gerais de sinalização onde é necessária uma fonte de luz vermelha pequena e fiável.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

As secções seguintes fornecem uma análise objetiva e detalhada das características elétricas, ópticas e térmicas do LED com base nos parâmetros da ficha técnica. Todas as especificações são definidas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C, salvo indicação em contrário.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestas condições não é garantida e deve ser evitada no projeto do circuito.

• Tensão Reversa (VR):5V. Exceder esta tensão no sentido inverso pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (IF):25 mA. Esta é a corrente DC máxima recomendada para operação fiável a longo prazo.
• Corrente Direta de Pico (IFP):60 mA. Isto é permitido apenas em condições de pulso com um ciclo de trabalho de 1/10 a 1 kHz. Não é para uso contínuo.
• Dissipação de Potência (Pd):60 mW. Esta é a potência máxima que o encapsulamento pode dissipar sem exceder os seus limites térmicos.
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):2000V. Isto indica a sensibilidade do dispositivo à eletricidade estática; devem ser seguidas as devidas precauções de manuseio ESD.
• Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente na qual o dispositivo é especificado para operar.
• Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +90°C. A faixa de temperatura para armazenar o dispositivo quando não está energizado.
• Temperatura de Soldagem (Tsol):Para soldagem por refluxo, é especificada uma temperatura de pico de 260°C por um máximo de 10 segundos. Para soldagem manual, a temperatura da ponta do ferro não deve exceder 350°C por um máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros definem a saída de luz e o comportamento elétrico do LED em condições normais de operação (IF=20mA, Ta=25°C).

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 36,00 mcd a um máximo de 90,00 mcd. O valor típico não é especificado, indicando que o desempenho é gerido através de um sistema de classificação (ver Secção 3).
• Ângulo de Visão (2θ1/2):O ângulo de visão total típico à meia intensidade é de 140 graus, proporcionando um padrão de emissão amplo.
• Comprimento de Onda de Pico (λp):O comprimento de onda típico no qual a potência óptica de saída é máxima é de 639 nanómetros (nm), colocando-o na região do vermelho profundo do espectro.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):O comprimento de onda de cor percebida varia de 625,5 nm a 637,5 nm. Isto também é gerido através de classificação.
• Largura Espectral (Δλ):A largura total à meia altura (FWHM) típica do espectro de emissão é de 20 nm.
• Tensão Direta (VF):Varia de 1,75V a 2,35V a 20mA. Este parâmetro é classificado.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 10 μA quando uma tensão reversa de 5V é aplicada. A ficha técnica nota explicitamente que o dispositivo não foi projetado para operação reversa; este parâmetro de teste é apenas para garantia de qualidade.

Notas Importantes:A ficha técnica especifica tolerâncias de fabrico: Intensidade Luminosa (±11%), Comprimento de Onda Dominante (±1nm) e Tensão Direta (±0,1V). Estas aplicam-se aos valores classificados.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados ("binned") com base em parâmetros-chave de desempenho. Isto permite aos projetistas selecionar componentes que atendam a requisitos específicos de brilho e cor para a sua aplicação.

3.1 Classificação por Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em quatro classes (N2, P1, P2, Q1) com base na sua intensidade luminosa medida a IF=20mA. Por exemplo, um LED da classe Q1 terá uma intensidade entre 72,00 e 90,00 mcd.

3.2 Classificação por Comprimento de Onda Dominante

A cor percebida (matiz) é controlada através de três classes de comprimento de onda (E6, E7, E8). Um LED da classe E6 tem um comprimento de onda dominante entre 625,50 nm e 629,50 nm, resultando num tom de vermelho ligeiramente diferente em comparação com um LED da classe E8 (633,50 nm a 637,50 nm).

3.3 Classificação por Tensão Direta

A tensão direta é classificada em três grupos (0, 1, 2). Isto é crucial para projetar circuitos limitadores de corrente, especialmente ao acionar múltiplos LEDs em série, para garantir uma distribuição uniforme da corrente. Um LED da classe 0 tem uma VF entre 1,75V e 1,95V, enquanto um LED da classe 2 está entre 2,15V e 2,35V.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora o excerto do PDF fornecido indique uma secção para "Curvas Típicas de Características Eletro-Ópticas", os gráficos específicos (ex.: curva IV, intensidade relativa vs. corrente, intensidade relativa vs. temperatura, distribuição espectral) não estão incluídos no conteúdo textual. Numa ficha técnica completa, estas curvas são essenciais para o projeto. Elas mostram tipicamente:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva IV):Mostra a relação não linear, ajudando a determinar a resistência dinâmica e a tensão de acionamento necessária para uma dada corrente.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:Demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente, mostrando frequentemente efeitos de saturação a correntes mais elevadas.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Mostra a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, o que é crítico para o gerenciamento térmico.
• Distribuição Espectral Normalizada:Um gráfico que traça a intensidade relativa em função do comprimento de onda, confirmando visualmente o comprimento de onda de pico (639nm) e a largura espectral (20nm).

Os projetistas devem consultar a ficha técnica completa com gráficos para modelar com precisão o comportamento do LED em condições não padrão (correntes ou temperaturas diferentes).

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem e Polaridade

O LED utiliza o padrão de encapsulamento SMD 17-21. As dimensões-chave (em milímetros) são críticas para o projeto do padrão de solda ("land pattern") no PCB. O encapsulamento tem um cátodo marcado para identificação da polaridade. Um padrão de solda típico teria duas pastas correspondentes aos terminais do ânodo e do cátodo, com o tamanho e espaçamento recomendados para garantir uma soldagem adequada e estabilidade mecânica. As dimensões exatas devem ser retiradas do desenho "Dimensões do Encapsulamento" na ficha técnica.

5.2 Sensibilidade à Umidade e Embalagem

O dispositivo é embalado num saco de barreira resistente à humidade com dessecante para evitar a absorção de humidade atmosférica, o que pode causar "popcorning" (fissuração do encapsulamento) durante o processo de soldagem por refluxo a alta temperatura. A etiqueta no saco contém informações cruciais para rastreabilidade e aplicação: Número do Produto do Cliente (CPN), Número do Produto (P/N), Quantidade da Embalagem (QTY) e os códigos de classificação específicos para Intensidade Luminosa (CAT), Comprimento de Onda Dominante (HUE) e Tensão Direta (REF).

5.3 Especificações da Fita e da Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada enrolada numa bobina de 7 polegadas. As dimensões da fita (tamanho do bolso, passo) e da bobina (diâmetro do núcleo, diâmetro do flange) são padronizadas para serem compatíveis com equipamentos de montagem automática. A quantidade carregada é especificada como 3000 peças por bobina.

6. Diretrizes para Soldagem e Montagem

A adesão a estas diretrizes é crítica para o rendimento da montagem e a fiabilidade a longo prazo.

6.1 Armazenamento e Manuseio

• Não abra o saco à prova de humidade até estar pronto para usar.
• Após a abertura, os LEDs não utilizados devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de Humidade Relativa (HR).
• A "vida útil após abertura" do saco é de 168 horas (7 dias). As peças não utilizadas após este período devem ser recondicionadas (60±5°C durante 24 horas) e reembaladas com dessecante novo antes do uso.
• Siga sempre os procedimentos seguros de manuseio ESD (Descarga Eletrostática).

6.2 Perfil de Soldagem por Refluxo

É especificado um perfil de refluxo sem chumbo. Os parâmetros-chave incluem:

• Pré-aquecimento:150-200°C durante 60-120 segundos.
• Tempo Acima do Líquidus (217°C):60-150 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.
• Tempo Dentro de 5°C do Pico:Máximo de 10 segundos.
• Taxa Máxima de Aquecimento:6°C/segundo.
• Tempo Acima de 255°C:Máximo de 30 segundos.
• Taxa Máxima de Arrefecimento:3°C/segundo.

Regra Crítica:A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes no mesmo LED.

6.3 Soldagem Manual e Retrabalho

Se a soldagem manual for inevitável, use um ferro de soldar com temperatura da ponta ≤350°C e aplique calor a cada terminal por ≤3 segundos. Use um ferro de baixa potência (≤25W) e permita um intervalo de arrefecimento de ≥2 segundos entre terminais. A ficha técnica desencoraja fortemente o retrabalho após o LED ser soldado. Se for absolutamente necessário, deve ser usado um ferro de soldar de dupla cabeça especializado para aquecer simultaneamente ambos os terminais durante a remoção para evitar tensão mecânica, e o efeito nas características do LED deve ser verificado.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Limitação de Corrente é Obrigatória

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. A ficha técnica avisa explicitamente que um resistor limitador de corrente em sériedeveser usado. A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo e uma pequena variação pode causar uma grande mudança na corrente devido à característica exponencial IV do díodo, podendo levar a fuga térmica e falha.

7.2 Gerenciamento Térmico

Embora o encapsulamento seja pequeno, o limite de dissipação de potência de 60mW deve ser respeitado. Operar a altas temperaturas ambientes ou altas correntes reduzirá a saída de luz e a vida útil. Garanta que é usada uma área de cobre adequada no PCB ou vias térmicas se estiver a operar perto das especificações máximas.

7.3 Projeto Óptico

O ângulo de visão de 140° proporciona um padrão de luz amplo e difuso, adequado para iluminação de área ou indicadores que precisam ser visíveis de vários ângulos. Para uma luz mais focada, seriam necessárias lentes ou refletores externos.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O principal diferenciador deste LED Vermelho Profundo 17-21 é a sua combinação de um material semicondutor específico (AIGaInP) e um encapsulamento de montagem em superfície muito compacto.

• vs. LEDs Antigos de Montagem em Orifício:Oferece uma enorme economia de espaço, redução de peso e compatibilidade com montagem automática de alta velocidade, levando a um custo de fabrico geral mais baixo.
• vs. Outros LEDs SMD Vermelhos:O uso da tecnologia AIGaInP oferece tipicamente maior eficiência e melhor estabilidade de desempenho com a temperatura em comparação com alguns outros sistemas de materiais para emissão vermelha. A cor vermelha profunda/específica de 639nm de pico pode ser escolhida pela sua distinção visual ou pela sua eficácia em certas aplicações de sensores.
• vs. Encapsulamentos SMD Maiores (ex.: 3528, 5050):O encapsulamento 17-21 é significativamente menor, permitindo projetos ultra-miniaturizados, mas geralmente com uma saída de luz total mais baixa devido ao seu tamanho de chip menor e limites térmicos.

8.1 Princípio de Funcionamento

A luz é produzida através de um processo chamado eletroluminescência dentro do chip semicondutor de AIGaInP (Fosfeto de Alumínio Gálio Índio). Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa da junção semicondutora. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga AIGaInP determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida — neste caso, vermelho profundo a aproximadamente 639 nm.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED diretamente a partir de uma fonte de alimentação lógica de 3,3V ou 5V?

R: Não. Deve sempre usar um resistor limitador de corrente em série. O valor do resistor necessário é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte - VF_LED) / I_desejada. Usando a VF máxima (2,35V) para um projeto conservador com uma fonte de 3,3V e um alvo de 20mA: R = (3,3 - 2,35) / 0,02 = 47,5Ω. Um resistor padrão de 47Ω ou 51Ω seria apropriado.

P: Por que a intensidade luminosa é dada como um intervalo com classes?

R: Devido a variações inerentes no processo de fabrico de semicondutores, os LEDs individuais têm desempenhos ligeiramente diferentes. A classificação os separa em grupos com valores mínimos e máximos garantidos, permitindo aos projetistas selecionar o grau de brilho apropriado para as suas necessidades de custo e desempenho.

P: O que acontece se eu exceder a vida útil de 7 dias após abrir o saco?

R: A humidade absorvida pode transformar-se em vapor durante o refluxo, podendo causar delaminação interna ou fissuração. As peças devem ser recondicionadas por secagem a 60°C durante 24 horas antes do uso.

P: Este LED é adequado para iluminação de painéis de instrumentos automóveis?

R: Embora a "retroiluminação de painéis" seja listada como uma aplicação, a ficha técnica inclui uma secção de "Restrições de Aplicação". Ela adverte que aplicações de alta fiabilidade, como sistemas de segurança automóvel, podem exigir um produto diferente, mais rigorosamente qualificado. Para iluminação não crítica de painéis, pode ser adequado, mas para indicadores críticos para a segurança, deve ser adquirido um produto especificamente qualificado para normas automotivas (ex.: AEC-Q102).

10. Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetar um painel de indicadores de estado compacto.Um projetista precisa de múltiplos LEDs de estado vermelho profundo numa placa de controlo densamente povoada. Ele seleciona este LED 17-21 pelo seu tamanho pequeno. Especifica a classe de brilho Q1 e a classe de comprimento de onda E7 para garantir cor brilhante e consistente em todos os indicadores. No layout do PCB, usa o padrão de solda recomendado da ficha técnica. Projeta o circuito de acionamento usando um regulador de 3,3V, um resistor limitador de corrente de 51Ω para cada LED (resultando em ~18-20mA) e coloca pequenas pastas de alívio térmico. Durante a montagem, garante que a bobina selada da fábrica é usada dentro da vida útil após abertura e segue o perfil de refluxo especificado. Isto resulta num sistema de indicadores fiável e compacto.

11. Tendências Tecnológicas

A tendência geral na tecnologia LED, incluindo para indicadores, caminha para várias áreas-chave:

• Maior Eficiência:Melhorias contínuas na ciência dos materiais visam produzir mais luz (lúmens) por unidade de potência elétrica de entrada (watts), reduzindo o consumo de energia e a carga térmica.
• Miniaturização:Os encapsulamentos continuam a encolher (ex.: de 17-21 para formatos ainda menores como 10-05) para permitir dispositivos eletrónicos cada vez mais pequenos.
• Maior Fiabilidade e Robustez:Melhorias nos materiais de encapsulamento e tecnologias de fixação do chip aumentam a vida útil e a resistência a ciclos térmicos e humidade.
• Integração:Existe uma tendência para integrar múltiplos LEDs (ex.: RGB), circuitos integrados de controlo e até componentes passivos em pacotes de módulos únicos e mais inteligentes.
• Padronização e Conformidade:Regulamentações ambientais mais rigorosas e generalizadas (RoHS, REACH, livres de halogéneos) continuam a impulsionar mudanças de materiais em toda a indústria.