Ficha Técnica de LED SMD 0603 Verde - Dimensões 1.6x0.8x0.6mm - Tensão 2.8-3.8V - Potência 80mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um Diodo Emissor de Luz (LED) de montagem em superfície (SMD) em miniatura, em um pacote padrão 0603. Este componente é projetado para montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB) e é ideal para aplicações com restrições de espaço. O LED emite luz verde utilizando um material semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio), fornecendo uma fonte de luz brilhante e eficiente adequada para uma ampla gama de equipamentos eletrónicos modernos.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED incluem o seu tamanho extremamente compacto, compatibilidade com máquinas de pick-and-place automatizadas e adequação para processos de soldagem por reflow infravermelho (IR) de alto volume. Foi projetado para cumprir a conformidade RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas). Os seus mercados-alvo abrangem eletrónica de consumo, telecomunicações, computação e equipamentos industriais. As aplicações típicas incluem indicadores de estado, retroiluminação para painéis frontais e teclados, iluminação de sinalização e iluminação decorativa em dispositivos como telemóveis, portáteis, hardware de rede, eletrodomésticos e sinalização interior.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

Esta secção fornece uma análise detalhada das características elétricas, ópticas e térmicas do LED. Compreender estes parâmetros é crucial para um projeto de circuito fiável e uma integração de sistema adequada.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os valores máximos absolutos definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estes valores são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Dissipação de Potência (Pd):80 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o pacote do LED pode dissipar como calor sem exceder os seus limites térmicos.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA. Esta é a corrente direta instantânea máxima permitida, tipicamente especificada em condições de pulso (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1ms) para evitar sobreaquecimento.
• Corrente Direta Contínua (I_F):20 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para operação normal.
• Faixa de Temperatura de Operação:-40°C a +85°C. O LED tem funcionamento garantido dentro desta faixa de temperatura ambiente.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +100°C. O dispositivo pode ser armazenado sem alimentação aplicada dentro desta faixa.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a Ta=25°C e I_F=20mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (I_V):450 - 1400 mcd (milicandela). Esta é uma medida do brilho percebido do LED pelo olho humano. A ampla faixa indica que o dispositivo está disponível em diferentes bins de brilho (ver Secção 3).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):110 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade medida no eixo (0 graus). Um ângulo de 110 graus indica um padrão de visão amplo e difuso.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):518 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a potência óptica de saída está no seu máximo.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):520 - 535 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que melhor corresponde à cor da luz emitida pelo LED. É o parâmetro chave para a especificação da cor.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):35 nm (típico). Isto indica a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida, medida como a largura total à meia altura (FWHM) do espectro de emissão.
• Tensão Direta (V_F):2.8 - 3.8 V a I_F=20mA. Esta é a queda de tensão no LED quando está a conduzir corrente. A faixa corresponde a diferentes bins de tensão.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (máx.) a V_R=5V. Os LEDs não são projetados para operação em polarização reversa. Este parâmetro é principalmente para testes de garantia de qualidade.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros de desempenho chave. Isto permite aos projetistas selecionar componentes que atendam a requisitos específicos de brilho, cor e tensão.

3.1 Binning de Tensão Direta (V_F)

Os LEDs são categorizados em bins com base na sua queda de tensão direta a 20mA. Cada bin tem uma tolerância de ±0,1V. Os bins são: D7 (2,8-3,0V), D8 (3,0-3,2V), D9 (3,2-3,4V), D10 (3,4-3,6V) e D11 (3,6-3,8V). Selecionar LEDs do mesmo bin de V_Fajuda a garantir um brilho uniforme quando vários LEDs são conectados em paralelo.

3.2 Binning de Intensidade Luminosa (I_V)

Os LEDs são classificados por brilho em cinco bins de intensidade, cada um com uma tolerância de ±11%. Os bins são: U1 (450-560 mcd), U2 (560-710 mcd), V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd) e W1 (1120-1400 mcd). Isto permite a seleção com base nos requisitos de brilho da aplicação.

3.3 Binning de Comprimento de Onda Dominante (λ_d)

A cor (matiz) da luz verde é controlada através do binning do comprimento de onda dominante, com uma tolerância de ±1nm por bin. Os bins são: AP (520-525 nm), AQ (525-530 nm) e AR (530-535 nm). Isto garante consistência de cor entre múltiplos LEDs num display ou matriz de indicadores.

4. Análise das Curvas de Desempenho

As representações gráficas das características do LED fornecem uma visão mais profunda do seu comportamento em condições variáveis. A ficha técnica inclui curvas típicas para as seguintes relações (consulte o documento original para os gráficos específicos).

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

Esta curva mostra a relação exponencial entre a corrente que flui através do LED e a tensão nos seus terminais. É não linear, o que significa que uma pequena alteração na tensão pode causar uma grande alteração na corrente. É por isso que os LEDs devem ser alimentados por uma fonte limitada de corrente, não por uma fonte de tensão constante.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Este gráfico ilustra como a saída de luz (em mcd) aumenta com o aumento da corrente direta. Geralmente é linear numa determinada faixa, mas saturará em correntes muito altas devido a efeitos térmicos e à queda de eficiência.

4.3 Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva demonstra a dependência térmica da saída de luz. Tipicamente, a intensidade luminosa diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Compreender esta derating é crítica para aplicações que operam em ambientes de alta temperatura.

4.4 Distribuição Espectral

Este gráfico mostra a potência óptica relativa emitida em diferentes comprimentos de onda. Está centrado no comprimento de onda de pico (518 nm) e tem uma forma característica definida pela largura a meia altura (35 nm).

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote

O LED está alojado num pacote padrão EIA 0603. As dimensões principais (em milímetros) incluem um comprimento do corpo de 1,6mm, uma largura de 0,8mm e uma altura de 0,6mm. Os terminais do ânodo e do cátodo estão claramente marcados. Todas as tolerâncias dimensionais são de ±0,1mm, salvo indicação em contrário. Um desenho dimensionado detalhado é fornecido na ficha técnica original.

5.2 Layout Recomendado para as Pastilhas de Fixação na PCB

É fornecido um diagrama do padrão de solda para projetar as pastilhas de solda na PCB. Este padrão é otimizado para uma soldagem fiável durante os processos de reflow IR, garantindo a formação adequada do filete de solda e estabilidade mecânica.

5.3 Identificação da Polaridade

O pacote do LED tem uma marcação ou uma forma específica (frequentemente um entalhe ou um ponto verde) para identificar o terminal do cátodo. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem para garantir o funcionamento adequado.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Reflow IR Recomendado

Para processos de soldagem sem chumbo, é recomendado um perfil de temperatura de reflow específico, compatível com a norma J-STD-020B. Os parâmetros-chave incluem uma zona de pré-aquecimento (150-200°C, máx. 120 seg), uma temperatura de pico não superior a 260°C e um tempo acima do líquidus (TAL) apropriado para a pasta de solda utilizada. O componente pode suportar este perfil no máximo duas vezes.

6.2 Condições de Armazenamento

Dispositivos sensíveis à humidade, não abertos, devem ser armazenados a ≤30°C e ≤70% de HR e utilizados dentro de um ano. Uma vez aberta a embalagem com barreira à humidade, os LEDs devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de HR. Componentes expostos ao ar ambiente por mais de 168 horas requerem um procedimento de baking (aproximadamente 60°C durante pelo menos 48 horas) antes do reflow para evitar "popcorning" ou delaminação durante a soldagem.

6.3 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldagem, devem ser utilizados apenas solventes à base de álcool especificados, como álcool etílico ou isopropílico, à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar o pacote do LED.

6.4 Soldagem Manual

Se for necessária soldagem manual, a temperatura do ferro de soldar não deve exceder 300°C, e o tempo de soldagem deve ser limitado a um máximo de 3 segundos por terminal. A soldagem manual deve ser realizada apenas uma vez.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada de 12mm de largura, enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada bobina contém 4000 peças. As dimensões da fita e da bobina estão em conformidade com as normas ANSI/EIA-481 para garantir compatibilidade com equipamentos de montagem automatizada.

7.2 Quantidade Mínima de Pedido

A quantidade padrão de embalagem é de 4000 peças por bobina. Uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças está disponível para quantidades remanescentes.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Os LEDs são dispositivos controlados por corrente. Para um brilho consistente, especialmente quando vários LEDs são usados em paralelo, cada LED deve ser alimentado pelo seu próprio resistor limitador de corrente conectado em série. Alimentar LEDs diretamente a partir de um pino de um microcontrolador requer garantir que a capacidade de fornecimento/absorção de corrente do pino e a V_Ftotal da cadeia de LEDs estejam dentro dos limites de tensão do sistema.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Utilize sempre um resistor em série ou um driver de corrente constante para definir a corrente de operação para 20mA ou menos para operação contínua.
• Gestão Térmica:Embora o pacote seja pequeno, garanta uma área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas se operar em altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima para manter o desempenho e a longevidade.
• Proteção contra ESD:Embora não seja explicitamente declarado, devem ser observadas as precauções padrão de manuseio de ESD (Descarga Eletrostática) para dispositivos semicondutores durante a montagem.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Este LED verde 0603, baseado na tecnologia InGaN, oferece várias vantagens-chave. Em comparação com tecnologias mais antigas como AlGaInP (usada para vermelho/amarelo), o InGaN proporciona maior eficiência e brilho para comprimentos de onda verdes e azuis. O pacote 0603 é uma das menores pegadas padronizadas de LED SMD, oferecendo economias de espaço significativas em relação a pacotes maiores como 0805 ou 1206. O seu amplo ângulo de visão de 110 graus torna-o adequado para aplicações que requerem ampla visibilidade, em oposição aos LEDs de ângulo estreito usados para iluminação focada.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

10.1 Posso alimentar este LED diretamente com uma fonte de 5V?

Não. Conectar uma fonte de 5V diretamente ao LED faria com que uma corrente excessiva fluísse, provavelmente destruindo-o instantaneamente. Deve sempre usar um resistor limitador de corrente em série. O valor do resistor pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Por exemplo, com uma fonte de 5V, uma V_Fde 3,2V e uma I_Fdesejada de 20mA: R = (5 - 3,2) / 0,02 = 90 ohms. Um resistor padrão de 91 ohms ou 100 ohms seria apropriado.

10.2 Por que há uma faixa tão ampla na intensidade luminosa (450-1400 mcd)?

Esta faixa representa a dispersão total de toda a produção. Através do processo de binning (Secção 3.2), os LEDs são classificados em faixas de brilho específicas e mais estreitas (por exemplo, U1, V2, W1). Os projetistas podem especificar um código de bin específico ao encomendar para garantir LEDs com brilho consistente e previsível para a sua aplicação.

10.3 Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?

O comprimento de onda de pico (λ_P) é o comprimento de onda físico onde o LED emite a maior potência óptica, conforme medido por um espectrómetro. O comprimento de onda dominante (λ_d) é uma medida psicofísica; é o comprimento de onda único da luz monocromática que pareceria ter a mesma cor para o olho humano que a saída de espectro amplo do LED. λ_dé mais relevante para a especificação de cor em aplicações visuais.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetar um painel de indicador de estado com múltiplos LEDs para um router de rede.O painel requer 10 LEDs verdes para indicar a atividade da ligação em diferentes portas. Brilho e cor uniformes são críticos para uma aparência profissional.

1. Seleção de Componentes:Especifique LEDs do mesmo bin de Intensidade (por exemplo, V1: 710-900 mcd) e do mesmo bin de Comprimento de Onda Dominante (por exemplo, AQ: 525-530 nm) para garantir consistência visual.
2. Projeto do Circuito:Projete dez circuitos de acionamento idênticos, cada um consistindo do LED em série com um resistor limitador de corrente. Conecte cada circuito entre um pino GPIO do microcontrolador e o terra. O valor do resistor é calculado com base na tensão alta de saída do microcontrolador (por exemplo, 3,3V) e na V_Ftípica do LED a partir do seu bin de tensão.
3. Layout da PCB:Utilize o padrão de solda recomendado. Garanta um espaçamento adequado entre os LEDs para uma distribuição uniforme da luz e para evitar interferência térmica.
4. Montagem:Siga as diretrizes do perfil de reflow IR. Após a montagem, limpe se necessário usando álcool isopropílico.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um LED é um díodo semicondutor de junção p-n. Quando uma tensão direta é aplicada, os eletrões da região tipo-n e as lacunas da região tipo-p são injetados na região da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia. Num díodo padrão, esta energia é libertada como calor. Num LED, o material semicondutor (neste caso, InGaN) é escolhido para que esta energia seja libertada principalmente como fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor. O amplo ângulo de visão é alcançado através da geometria do chip do LED e das propriedades da lente de encapsulamento.

13. Tendências de Desenvolvimento

A tendência geral nos LEDs SMD para aplicações de indicador é para tamanhos de pacote ainda menores (por exemplo, 0402, 0201) para permitir projetos de PCB de maior densidade. Existe um impulso contínuo para o aumento da eficácia luminosa (mais saída de luz por unidade de potência elétrica de entrada) e para uma melhor consistência de cor através de tolerâncias de binning mais apertadas. Além disso, os avanços nos materiais de embalagem visam melhorar a fiabilidade sob perfis de reflow de temperatura mais elevada e melhorar a resistência a fatores ambientais como humidade e ciclagem térmica.