Ficha Técnica do LED SMD 91-21SUGC/S400-A4/TR7 - 2.0x1.25x1.1mm - 3.5V - 25mA - Verde Brilhante - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 91-21SUGC/S400-A4/TR7 é um LED de montagem em superfície (SMD) projetado para conjuntos eletrônicos compactos e de alta densidade. Apresenta uma saída de luz verde brilhante utilizando tecnologia de chip InGaN encapsulada em resina transparente. Sua pegada minúscula permite reduções significativas no tamanho da PCB e nas dimensões do equipamento, tornando-o ideal para aplicações com restrições de espaço.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Miniaturização:A embalagem é significativamente menor do que os componentes tradicionais com terminais, facilitando projetos de placas menores, maior densidade de empacotamento de componentes e requisitos de armazenamento reduzidos.
• Compatibilidade com Automação:Fornecido em fita de 12mm em carretéis de 7 polegadas, é totalmente compatível com equipamentos de montagem automatizados pick-and-place, garantindo alta precisão de colocação e eficiência de fabricação.
• Conformidade Ambiental:O produto é livre de chumbo, em conformidade com RoHS, REACH da UE e padrões livres de halogênio (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Design Leve:Seu peso mínimo é vantajoso para dispositivos eletrônicos portáteis e miniatura.
• Embalagem Padronizada:Conforme com a embalagem padrão EIA para ampla compatibilidade na indústria.

2. Especificações Técnicas e Interpretação Detalhada

2.1 Classificações Absolutas Máximas

Estas classificações definem os limites de estresse além dos quais danos permanentes ao dispositivo podem ocorrer. 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 (I_F):25mA DC. A corrente de operação contínua não deve exceder este valor.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100mA com um ciclo de trabalho de 1/10 e frequência de 1kHz. Adequada para operação pulsada, mas não para DC.
• Dissipação de Potência (P_d):95mW. A potência máxima que a embalagem pode dissipar, calculada como V_F* I_F.
• Temperatura de Operação & Armazenamento:-40°C a +85°C (operação), -40°C a +90°C (armazenamento). Garante confiabilidade em uma ampla faixa ambiental.
• Descarga Eletrostática (ESD):150V (Modelo do Corpo Humano). Requer precauções padrão de manuseio ESD durante a montagem.
• Temperatura de Soldagem:Suporta soldagem por refluxo a 260°C por 10 segundos ou soldagem manual a 350°C por 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas @ T_a=25°C

Estes são os parâmetros de desempenho típicos sob condições de teste padrão (I_F=20mA).

• Intensidade Luminosa (I_v):2000-2300 mcd (Típico). Este alto brilho é adequado para aplicações de indicador e retroiluminação.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):25° (Típico). Um ângulo de visão relativamente estreito, fornecendo saída de luz direcionada.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):518 nm (Típico). O comprimento de onda no qual a emissão espectral é mais forte.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):525 nm (Típico). A cor percebida da luz.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):35 nm (Típico). A faixa de comprimentos de onda emitidos, centrada em torno do pico.
• Tensão Direta (V_F):3.5V (Típico), 4.3V (Máx) @ 20mA. Um driver de corrente constante ou resistor em série é obrigatório para limitar a corrente, pois V_Ftem um coeficiente de temperatura negativo.
• Corrente Reversa (I_R):50 µA (Máx) @ V_R=5V. O dispositivo não é projetado para operação reversa; este parâmetro é apenas para fins de teste.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica o uso de um sistema de binning para parâmetros-chave, conforme referenciado na explicação do rótulo (CAT, HUE, REF). Este sistema garante a consistência de cor e brilho dentro de uma faixa definida.

• Classificação de Intensidade Luminosa (CAT):Agrupa o LED com base na sua saída luminosa medida (por exemplo, 2000-2300 mcd é provavelmente um bin).
• Classificação de Comprimento de Onda Dominante (HUE):Agrupa o LED com base no seu comprimento de onda dominante (por exemplo, cerca de 525nm), controlando o tom preciso do verde.
• Classificação de Tensão Direta (REF):Agrupa o LED com base na sua queda de tensão direta em uma corrente especificada, auxiliando no projeto do circuito para acionamento de corrente consistente.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica faz referência a "Curvas Típicas de Características Eletro-Ópticas". Embora não exibidas no texto fornecido, tais curvas normalmente incluem:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente, tipicamente em uma relação quase linear antes da saturação.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra a redução da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:A curva característica IV do diodo.
• Tensão Direta vs. Temperatura Ambiente:Mostra o coeficiente de temperatura negativo de V_F.
• Distribuição Espectral:Um gráfico que plota intensidade contra comprimento de onda, mostrando o pico em ~518nm e a largura de banda de ~35nm.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Contorno da Embalagem

A embalagem 91-21 tem dimensões nominais de 2.0mm (C) x 1.25mm (L) x 1.1mm (A). As tolerâncias são de ±0.1mm, salvo indicação em contrário. O desenho detalha o identificador do cátodo, a forma da lente e as localizações dos terminais.

5.2 Identificação de Polaridade

A embalagem inclui um marcador visual (tipicamente um entalhe ou um ponto verde no lado do cátodo) para identificar o terminal do cátodo, o que é crucial para a orientação correta da PCB.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo (Sem Chumbo)

• Pré-aquecimento:150-200°C por 60-120 segundos. Taxa máxima de aquecimento: 3°C/seg.
• Tempo Acima do Líquidus (217°C):60-150 segundos.
• Temperatura de Pico:260°C no máximo, mantida por no máximo 10 segundos.
• Tempo Acima de 255°C:30 segundos no máximo.
• Taxa de Resfriamento:Máximo de 6°C/seg.
• Ciclos de Refluxo:Máximo de duas vezes.

6.2 Soldagem Manual

Se necessário, use um ferro de soldar com temperatura da ponta <350°C, capacidade <25W, e limite o tempo de contato a 3 segundos por terminal. Permita um intervalo de 2 segundos entre soldar cada terminal.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Este componente é sensível à umidade (MSL).

• Antes de Abrir:Armazene a ≤30°C / ≤90% UR.
• Após Abrir (Vida Útil no Chão de Fábrica):72 horas a ≤30°C / ≤60% UR.
• Re-secagem:Se o indicador de dessecante mudar ou a vida útil no chão for excedida, seque a 60±5°C por 24 horas antes do uso.

6.4 Precauções Críticas

• Limitação de Corrente:Um resistor em série externo éobrigatóriopara prevenir fuga térmica e queima devido ao coeficiente de temperatura negativo de V_F.
• Evitar Estresse:Evite estresse mecânico no LED durante a soldagem e não deforme a PCB após a montagem.
• Reparo:Não recomendado. Se inevitável, use um ferro de soldar de duas pontas para aquecer simultaneamente ambos os terminais e evitar choque térmico. Verifique o desempenho após o reparo.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações de Embalagem

• Fita Transportadora:Largura de 12mm, carretel de diâmetro de 7 polegadas.
• Quantidade por Carretel:1000 peças.
• Bolsa Resistente à Umidade:Embalado com dessecante em uma bolsa de alumínio à prova de umidade selada.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo do carretel contém as seguintes informações: Número do Produto do Cliente (CPN), Número do Produto (P/N), Número do Lote (LOT No.), Quantidade de Embalagem (QTY) e os Códigos de Binning para Intensidade Luminosa (CAT), Comprimento de Onda Dominante (HUE) e Tensão Direta (REF).

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Indicadores de status em eletrônicos de consumo (equipamentos de áudio/vídeo, dispositivos alimentados por bateria).
• Retroiluminação para painéis LCD, interruptores de membrana e símbolos de instrumentos.
• Indicador e retroiluminação em equipamentos de automação de escritório (impressoras, scanners).
• Retroiluminação de interruptores de painel de instrumentos e painel de controle em interiores automotivos.
• Luzes indicadoras em dispositivos de telecomunicações (telefones, máquinas de fax).

8.2 Considerações de Projeto

• Circuito Acionador:Sempre use uma fonte de corrente constante ou um resistor limitador de corrente em série com o LED. Calcule o valor do resistor usando R = (V_fonte- V_F) / I_F.
• Gerenciamento Térmico:Embora de baixa potência, garanta área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas se operar em altas temperaturas ambientes ou corrente máxima para manter a temperatura da junção dentro dos limites.
• Proteção ESD:Implemente proteção ESD nas linhas de entrada se o LED estiver exposto a interfaces do usuário.
• Design Óptico:O ângulo de visão de 25° fornece um feixe focalizado. Considere tubos de luz ou difusores se for necessária iluminação mais ampla.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs antigos de furo passante ou embalagens SMD maiores, o 91-21 oferece:

• Vantagem de Tamanho:Uma das menores embalagens SMD LED padronizadas, permitindo ultra-miniaturização.
• Eficiência de Brilho:Alta intensidade luminosa para seu tamanho e consumo de energia, graças à tecnologia InGaN.
• Prontidão para Automação:Embalagem em fita e carretel otimizada para montagem de alta velocidade, reduzindo o custo de fabricação em comparação com a inserção manual.
• Liderança em Conformidade:Conformidade total com regulamentações ambientais modernas (RoHS, REACH, Livre de Halogênio) é um requisito padrão, mas permanece um diferencial chave contra peças legadas não conformes.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

P1: Por que um resistor em série é absolutamente necessário?

R1: A tensão direta (V_F) diminui à medida que a temperatura da junção do LED aumenta. Sem um elemento limitador de corrente, um pequeno aumento na tensão da fonte ou diminuição na V_Fpode causar um grande aumento descontrolado na corrente, levando a superaquecimento rápido e falha.

P2: Posso acionar este LED com uma fonte de 5V diretamente?

R2: Não. Com uma V_Ftípica de 3.5V, conectá-lo diretamente a 5V tentaria passar uma corrente muito alta, destruindo-o instantaneamente. Um resistor em série é necessário. Por exemplo, visando I_F=20mA: R = (5V - 3.5V) / 0.02A = 75Ω (use o valor padrão mais próximo, por exemplo, 75Ω ou 82Ω).

P3: O que significa a "Vida Útil no Chão" de 72 horas?

R3: Após a abertura da bolsa à prova de umidade, os componentes podem ser expostos às condições ambientes da fábrica (≤30°C/60% UR) por até 72 horas antes de serem soldados. Exceder este tempo arrisca rachaduras tipo "pipoca" durante o refluxo devido à umidade absorvida vaporizando. Peças não utilizadas devem ser re-secas (re-secadas).

P4: Como identifico a polaridade correta?

R4: Consulte o desenho do contorno da embalagem. O cátodo é tipicamente marcado por um ponto verde na parte superior ou um entalhe/chanfro em um lado da embalagem. A serigrafia do footprint da PCB deve espelhar esta marcação.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetando um indicador de bateria fraca para um dispositivo portátil.

O LED precisa ser brilhante, pequeno e de baixa potência. O 91-21SUGC é uma excelente escolha.

Implementação:Use um pino GPIO do microcontrolador para acionar o LED. O pino pode drenar/fornecer até 20mA. Conecte o ânodo do LED ao pino GPIO via um resistor limitador de corrente. Conecte o cátodo ao terra. Calcule o valor do resistor com base na V_OHdo MCU (por exemplo, 3.3V). R = (3.3V - 3.5V) / 0.02A = -10Ω. Este valor negativo indica que 3.3V é insuficiente para polarizar diretamente o LED a 20mA. Solução: Ou acione o LED com uma corrente menor (por exemplo, 10mA: R = (3.3V-3.5V)/0.01A, ainda problemático) ou use o GPIO para controlar um interruptor transistor conectado a um barramento de tensão mais alta (por exemplo, a tensão da bateria) com um resistor em série apropriado. Este caso destaca a importância de combinar a tensão do acionador com a V_F.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Este LED é baseado em um chip semicondutor de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). Quando uma tensão direta que excede o potencial de junção do diodo é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Neste sistema de material, a energia liberada durante a recombinação é emitida como fótons (luz). A composição específica da liga InGaN determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, verde brilhante (~525 nm). A resina epóxi transparente atua como um encapsulante protetor e uma lente primária, moldando o feixe de saída de luz.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs SMD como a embalagem 91-21 segue várias tendências-chave da indústria:Miniaturizaçãocontinua a reduzir os tamanhos das embalagens enquanto mantém ou melhora a saída óptica.Maior Eficiênciaatravés de avanços no crescimento epitaxial e design de chip leva a mais lúmens por watt.Confiabilidade Aprimoradaé alcançada com materiais de embalagem melhorados e designs de gerenciamento térmico.Gamuts de Cores Mais Amplana retroiluminação de displays estão impulsionando LEDs com larguras de banda espectral mais estreitas e controle de comprimento de onda mais preciso.Integraçãoé outra tendência, com embalagens multi-chip (RGB, branco) e drivers de LED sendo combinados em módulos únicos. O 91-21 representa um ponto maduro e altamente otimizado na evolução dos LEDs SMD monocromáticos da classe indicadora.