Folha de Dados Técnicos do LED SMD 16-213/GHC-YR1S1/3T - Verde Brilhante - 2.7-3.7V - 25mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 16-213/GHC-YR1S1/3T é um LED de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações eletrônicas modernas que exigem tamanho compacto, alta confiabilidade e excelente desempenho óptico. Este componente utiliza um chip semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para produzir uma saída de luz verde brilhante. Suas principais vantagens incluem uma pegada significativamente reduzida em comparação com LEDs tradicionais de chassi, permitindo maior densidade de empacotamento em placas de circuito impresso (PCBs), reduzindo os requisitos de armazenamento e, em última análise, contribuindo para a miniaturização do equipamento final. O dispositivo é leve, tornando-o particularmente adequado para aplicações portáteis e com restrições de espaço.

O posicionamento chave do produto inclui seu uso como indicador de alta eficiência e fonte de iluminação de fundo. Ele é embalado em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, garantindo compatibilidade com equipamentos padrão de montagem automática pick-and-place. O LED é construído com um encapsulamento de resina transparente, que maximiza a saída de luz e proporciona uma aparência limpa e brilhante.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os limites operacionais do dispositivo são definidos sob condições de Ta=25°C. Exceder esses valores pode causar danos permanentes.

• Tensão Reversa (V_R):5V. A aplicação de uma tensão reversa superior a esta pode romper a junção PN do LED.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25mA. Esta é a corrente DC máxima recomendada para operação contínua.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100mA. Este valor se aplica sob condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 a 1kHz, permitindo breves períodos de maior brilho.
• Dissipação de Potência (P_d):110mW. Esta é a potência máxima que a embalagem pode dissipar como calor sem exceder seus limites térmicos.
• Descarga Eletrostática (ESD):Suporta 150V (Modelo do Corpo Humano). Procedimentos adequados de manuseio ESD são essenciais durante a montagem.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. O LED é classificado para operação em uma ampla gama de condições ambientais.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem (T_sol):O dispositivo pode suportar soldagem por reflow com uma temperatura de pico de 260°C por até 10 segundos, ou soldagem manual a 350°C por até 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

O desempenho típico é medido em Ta=25°C com I_F=20mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de um mínimo de 112 mcd a um máximo de 225 mcd, com um valor típico dentro desta faixa de bin. Aplica-se uma tolerância de ±11%.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus. Este ângulo amplo garante boa visibilidade de várias perspectivas.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):Tipicamente 518 nm, indicando o comprimento de onda no qual a intensidade da luz emitida é mais alta.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 520 nm a 535 nm, definindo a cor percebida (verde). Aplica-se uma tolerância de ±1 nm.
• Largura Espectral (Δλ):Tipicamente 35 nm, medida na metade da intensidade máxima (FWHM).
• Tensão Direta (V_F):Varia de 2.7V (mín.) a 3.7V (máx.), com um valor típico de 3.3V a 20mA. Aplica-se uma tolerância de ±0.05V.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 50 μA quando uma tensão reversa de 5V é aplicada.

3. Explicação do Sistema de Binning

O produto é classificado em bins com base em parâmetros ópticos e elétricos chave para garantir consistência no projeto de aplicação.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os bins são definidos para I_vem I_F=20mA:

• R1:112 mcd a 140 mcd
• R2:140 mcd a 180 mcd
• S1:180 mcd a 225 mcd

O código de bin específico (ex., parte de GHC-YR1S1) indica a faixa de intensidade garantida para aquela unidade em particular.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Os bins são definidos para λ_dem I_F=20mA:

• X:520 nm a 525 nm
• Y:525 nm a 530 nm
• Z:530 nm a 535 nm

Isso permite que os projetistas selecionem LEDs com um tom de verde muito específico para aplicações de correspondência de cores.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados fornece várias curvas características que são críticas para o projeto.

4.1 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

A curva mostra que a intensidade luminosa é relativamente estável de -40°C a aproximadamente 25°C. Além de 25°C, a intensidade diminui gradualmente à medida que a temperatura aumenta, uma característica comum dos LEDs devido ao aumento da recombinação não radiativa e outros efeitos térmicos. Na temperatura máxima de operação de 85°C, a saída pode ser significativamente reduzida em comparação com a temperatura ambiente. Isso deve ser considerado em projetos onde são esperadas altas temperaturas ambientes.

4.2 Curva de Derating da Corrente Direta

Este gráfico define a corrente direta máxima permitida em função da temperatura ambiente. A 25°C, os 25mA completos são permitidos. À medida que a temperatura ambiente aumenta, a corrente máxima permitida deve ser reduzida linearmente para evitar exceder o limite de dissipação de potência de 110mW do dispositivo e garantir confiabilidade a longo prazo. Isso é crucial para prevenir fuga térmica e falha prematura.

3.3 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A relação é geralmente linear em correntes mais baixas, mas pode mostrar sinais de saturação ou queda de eficiência em correntes mais altas (aproximando-se da classificação máxima). A curva permite que os projetistas prevejam o brilho para uma determinada corrente de acionamento.

4.4 Distribuição Espectral

O gráfico espectral mostra um único pico dominante centrado em torno de 518 nm (verde), com a característica FWHM de 35 nm. Há emissão mínima em outras partes do espectro visível, confirmando uma cor verde pura.

4.5 Corrente Direta vs. Tensão Direta

Esta curva IV demonstra a relação exponencial típica de um diodo. A tensão direta aumenta com a corrente. A faixa V_Fespecificada (2.7V-3.7V a 20mA) é visível nesta curva. Os projetistas usam isso para calcular o valor necessário do resistor limitador de corrente para uma determinada tensão de alimentação.

4.6 Diagrama de Radiação

O diagrama polar ilustra o ângulo de visão de 120°. A intensidade é quase uniforme dentro do cone central e diminui em direção às bordas. Este padrão é importante para aplicações que requerem ângulos de iluminação específicos.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O LED possui uma pegada SMD compacta. As dimensões críticas incluem o tamanho do corpo, o espaçamento dos terminais e a altura total. Um desenho dimensionado detalhado é fornecido na folha de dados com uma tolerância padrão de ±0.1mm, salvo indicação em contrário. O layout sugerido das pastilhas na PCB também é mostrado, projetado para soldagem confiável e estabilidade mecânica. Recomenda-se que os projetistas modifiquem as dimensões das pastilhas com base em seu processo específico de fabricação de PCB e requisitos térmicos.

5.2 Identificação da Polaridade

O componente possui um ânodo e um cátodo. O desenho da folha de dados indica a polaridade, tipicamente marcada por um entalhe, um ponto ou uma forma de terminal diferente. A polaridade correta deve ser observada durante o layout e montagem da PCB para garantir o funcionamento adequado.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Reflow

Um perfil de temperatura detalhado para soldagem por reflow sem chumbo é fornecido:

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

Recomenda-se não submeter o LED a mais de dois ciclos de reflow. Deve-se evitar tensão no corpo do LED durante o aquecimento e empenamento da PCB após a soldagem.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, a temperatura da ponta do ferro deve ser inferior a 350°C, e o tempo de contato por terminal não deve exceder 3 segundos. Recomenda-se um ferro de baixa potência (≤25W). Um intervalo de resfriamento de pelo menos 2 segundos deve ser permitido entre a soldagem dos dois terminais para evitar choque térmico.

6.3 Retrabalho e Reparo

Desencoraja-se o reparo após a soldagem. Se inevitável, deve-se usar um ferro de soldar de duas pontas para aquecer simultaneamente ambos os terminais, minimizando a tensão no LED. O impacto potencial nas características do LED devido ao retrabalho deve ser avaliado previamente.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora em relevo com dimensões especificadas na folha de dados. Cada bobina contém 3000 peças. As dimensões da bobina (diâmetro de 7 polegadas) são fornecidas para configuração de equipamentos de manuseio automático.

7.2 Sensibilidade à Umidade e Armazenamento

O produto é embalado em uma bolsa de alumínio à prova de umidade com dessecante e um cartão indicador de umidade. Para evitar danos induzidos por umidade ("efeito pipoca") durante o reflow:

• Antes de abrir:Armazenar a ≤30°C e ≤90% UR.
• Após abrir:A "vida útil no chão de fábrica" é de 1 ano sob ≤30°C e ≤60% UR. As peças não utilizadas devem ser resseladas.
• Secagem:Se o dessecante indicar saturação ou se o tempo de armazenamento for excedido, secar a 60±5°C por 24 horas antes do uso.

7.3 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém códigos para:

• Número de Peça do Cliente (CPN)
• Número do Produto (P/N)
• Quantidade de Embalagem (QTY)
• Classificação de Intensidade Luminosa (CAT)
• Classificação de Cromaticidade/Comprimento de Onda Dominante (HUE)
• Classificação de Tensão Direta (REF)
• Número do Lote (LOT No.)

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Iluminação de Fundo:Ideal para indicadores de painel, iluminação de interruptores e iluminação de fundo plana para painéis LCD e símbolos.
• Telecomunicações:Indicadores de status e iluminação de fundo de teclado em telefones e máquinas de fax.
• Indicação Geral:Status de energia, seleção de modo e outros indicadores de interface do usuário em uma ampla variedade de eletrônicos de consumo, industriais e automotivos.

8.2 Considerações Críticas de Projeto

• Limitação de Corrente:Um resistor externo em série éabsolutamente obrigatóriopara limitar a corrente direta. A característica exponencial V-I do LED significa que um pequeno aumento na tensão pode causar um grande e destrutivo surto de corrente.
• Gerenciamento Térmico:Aderir à curva de derating da corrente direta. Garantir área de cobre adequada na PCB ou outro dissipador de calor se operando em altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima.
• Proteção ESD:Implementar circuitos de proteção ESD em linhas sensíveis e seguir procedimentos adequados de manuseio durante a montagem.
• Projeto Óptico:Considere o ângulo de visão de 120° e o diagrama de radiação ao projetar guias de luz, lentes ou difusores para alcançar o efeito de iluminação desejado.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias de LED mais antigas de furo passante, este LED SMD oferece vantagens significativas:

• Tamanho & Densidade:Pegada drasticamente menor permite miniaturização.
• Automação:Totalmente compatível com montagem SMT de alta velocidade, reduzindo o custo de fabricação.
• Desempenho:A tecnologia InGaN fornece maior eficiência e saída verde mais brilhante em comparação com materiais mais antigos.
• Confiabilidade:A construção SMD geralmente leva a um melhor desempenho térmico e robustez mecânica quando soldada corretamente.
• Conformidade:O dispositivo é livre de chumbo, está em conformidade com os regulamentos RoHS e REACH da UE e atende aos padrões livres de halogênio (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm), tornando-o adequado para projetos ecologicamente conscientes e mercados globais.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

10.1 Qual valor de resistor devo usar com uma fonte de 5V?

Usando a Lei de Ohm (R = (V_fonte- V_F) / I_F) e assumindo um V_Ftípico de 3.3V a 20mA: R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85 ohms. Um resistor padrão de 82 ou 100 ohms seria apropriado. Sempre calcule para o V_Fmínimo (2.7V) para garantir que a corrente não exceda a classificação máxima.

10.2 Posso acionar este LED a 30mA para obter mais brilho?

Não. O Valor Máximo Absoluto para corrente direta contínua é 25mA. Exceder esta classificação compromete a confiabilidade e pode causar falha imediata ou gradual. Para maior brilho, selecione um LED de um bin de intensidade luminosa mais alto (ex., bin S1) ou um produto classificado para corrente mais alta.

10.3 Como a temperatura afeta a saída de luz?

Como mostrado nas curvas de desempenho, a intensidade luminosa diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. A 85°C, a saída pode ser apenas 60-70% do seu valor a 25°C. Isso deve ser considerado no projeto óptico do sistema.

10.4 É necessário um dissipador de calor?

Para operação contínua a 20mA e temperaturas ambientes moderadas (<50°C), o calor é tipicamente dissipado adequadamente através dos terminais do LED para o cobre da PCB. Seguir o layout sugerido das pastilhas melhora isso. Para altas temperaturas ambientes ou se acionando próximo da corrente máxima, aumentar a área de cobre da PCB conectada às pastilhas do LED atua como um dissipador de calor eficaz.

11. Estudo de Caso de Projeto e Uso

Cenário: Projetando um painel de indicadores de status para um controlador industrial.

1. Requisito:Múltiplos LEDs verdes brilhantes para indicar o status "Sistema Pronto". O painel opera em um ambiente de até 60°C.
2. Seleção:O 16-213/GHC-YR1S1/3T no bin S1 (180-225 mcd) é escolhido para alta visibilidade.
3. Projeto do Circuito:Usando uma linha de alimentação de sistema de 3.3V. Assumindo V_F= 3.3V, um resistor em série é calculado: R = (3.3V - 3.3V) / 0.02A = 0 ohms. Isso é inválido. Portanto, o LED é acionado a uma corrente mais baixa, ex., 15mA. R = (3.3V - 3.0V*) / 0.015A = 20 ohms. (*V_Festimado mais baixo para 15mA a partir da curva IV).
4. Verificação Térmica:A 60°C ambiente, a curva de derating requer reduzir a corrente máxima. Operar a 15mA fornece uma boa margem de segurança abaixo do limite derating, garantindo confiabilidade a longo prazo.
5. Layout:O projeto das pastilhas da PCB segue a recomendação da folha de dados, com áreas adicionais de cobre conectadas à pastilha do cátodo para espalhamento de calor.
6. Resultado:Um sistema de indicador confiável e consistentemente brilhante adequado para o ambiente operacional.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Este LED opera no princípio da eletroluminescência em uma junção PN semicondutora. A região ativa é composta de InGaN. Quando uma tensão direta que excede o limite do diodo é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa a partir das camadas tipo N e tipo P, respectivamente. Esses portadores de carga se recombinam, liberando energia na forma de fótons. A composição específica da liga de InGaN determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, verde (~518 nm). A resina epóxi transparente encapsula o chip semicondutor, fornece estabilidade mecânica e atua como uma lente para moldar o feixe de saída de luz.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs SMD como este faz parte de tendências mais amplas na optoeletrônica:

• Miniaturização:Redução contínua no tamanho da embalagem (ex., de 0603 para 0402 para tamanhos métricos 0201) para permitir dispositivos cada vez menores.
• Aumento da Eficiência:Melhorias contínuas no crescimento epitaxial e no projeto do chip levam a maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt elétrico de entrada).
• Consistência de Cor:Especificações de binning mais rigorosas e processos de fabricação avançados garantem cor e brilho muito uniformes entre lotes de produção, críticos para matrizes e displays com múltiplos LEDs.
• Confiabilidade Aprimorada:Materiais de embalagem aprimorados e projetos de gerenciamento térmico estão estendendo as vidas úteis operacionais e permitindo o uso em ambientes mais severos (maior temperatura, umidade).
• Integração:As tendências incluem integrar circuitos integrados de controle, resistores limitadores de corrente ou até múltiplos chips de cor (RGB) em um único pacote, simplificando o projeto do circuito para o usuário final.

Essas tendências impulsionam a evolução do componente em direção a soluções mais capazes, confiáveis e amigáveis à aplicação.