LED SMD Verde Difuso Ângulo de Visão 120° - 3.2x1.6x1.1mm - 3.3V - 80mW - Ficha Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um diodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD) que utiliza uma lente difusa e tecnologia InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para produzir luz verde. Projetado para montagem automática em placas de circuito impresso (PCB), este componente é ideal para aplicações com restrições de espaço em diversos equipamentos eletrónicos. A sua função principal é servir como indicador de estado, sinal luminoso ou para retroiluminação de painéis frontais em dispositivos de consumo, industriais e de comunicação.

O LED é embalado em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, facilitando processos de montagem pick-and-place de alta velocidade. É compatível com normas da indústria, incluindo RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), e é compatível com processos de soldadura por refluxo por infravermelhos (IR), tornando-o adequado para linhas de produção modernas e sem chumbo.

1.1 Características Principais

• Composição compatível com RoHS.
• Embalado em fita de 8mm em bobinas de 7\" para montagem automática.
• Footprint de encapsulamento padrão EIA.
• Requisitos de acionamento compatíveis com nível lógico (compatível com C.I.).
• Projetado para compatibilidade com equipamentos de colocação automática.
• Resiste a perfis de soldadura por refluxo por infravermelhos.
• Pré-condicionado para Nível de Sensibilidade à Humidade JEDEC 3.

1.2 Aplicações Alvo

• Equipamentos de telecomunicações (ex.: telefones sem fios/celulares).
• Dispositivos de automação de escritório (ex.: computadores portáteis, sistemas de rede).
• Eletrodomésticos e placas de sinalização interior.
• Indicadores de estado em equipamento industrial.
• Luminárias de sinalização e símbolos de uso geral.
• Retroiluminação de painéis frontais.

2. Dimensões do Encapsulamento e Informação Mecânica

O LED está conforme o contorno padrão de encapsulamento SMD. As dimensões críticas incluem um tamanho do corpo de aproximadamente 3.2mm de comprimento, 1.6mm de largura e 1.1mm de altura, com uma tolerância de ±0.2mm salvo indicação em contrário. O componente apresenta uma lente difusa, que alarga o padrão de emissão de luz, e os terminais ânodo/cátodo estão claramente designados para a orientação correta na PCB. O layout recomendado para as pastilhas de fixação na PCB é fornecido para garantir uma formação ótima da junta de solda e gestão térmica durante os processos de soldadura por refluxo.

3. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

3.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação deve ser sempre mantida dentro destes limites.

• Dissipação de Potência (Pd):80 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o dispositivo pode dissipar como calor a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA. Esta é a corrente direta instantânea máxima, permitida apenas em condições de pulso (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms) para evitar sobreaquecimento.
• Corrente Direta Contínua (I_F):20 mA. Esta é a corrente DC máxima recomendada para operação contínua fiável.
• Gama de Temperatura de Operação:-40°C a +85°C. O funcionamento do dispositivo é garantido dentro desta gama de temperatura ambiente.
• Gama de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +100°C. O dispositivo pode ser armazenado sem degradação dentro destes limites.

3.2 Características Elétricas e Óticas

Estes parâmetros são medidos a Ta=25°C e I_F=20mA, representando condições típicas de operação.

• Intensidade Luminosa (I_V):355 - 1120 mcd (milicandela). A saída de luz é medida usando um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho humano. A ampla gama é gerida através de um sistema de binning.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor axial de pico. A lente difusa cria este padrão de visão amplo e uniforme.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):523 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):520 - 535 nm. Este é o comprimento de onda único percecionado pelo olho humano que define a cor (verde) do LED, derivado do diagrama de cromaticidade CIE.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):25 nm (típico). Isto indica a pureza espectral; um valor de 25nm é característico dos LEDs verdes baseados em InGaN.
• Tensão Direta (V_F):3.3V (típico), 3.8V (máx.). A queda de tensão no LED quando alimentado a 20mA.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (máx.) a V_R=5V. O dispositivo não foi projetado para operação em polarização inversa; este parâmetro é apenas para fins de teste.

4. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na aplicação, os LEDs são classificados (binned) com base em parâmetros-chave. Os projetistas podem especificar bins para corresponder aos seus requisitos de uniformidade de cor e brilho.

4.1 Classificação de Tensão Direta (V_f)

Classificado a I_F=20mA. Tolerância por bin é ±0.1V.

Exemplos de bins: D7 (2.8-3.0V), D8 (3.0-3.2V), D9 (3.2-3.4V), D10 (3.4-3.6V), D11 (3.6-3.8V).

4.2 Classificação de Intensidade Luminosa (I_V)

Classificado a I_F=20mA. Tolerância por bin é ±11%.

Exemplos de bins: T2 (355-450 mcd), U1 (450-560 mcd), U2 (560-710 mcd), V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd).

4.3 Classificação de Comprimento de Onda Dominante (W_d)

Classificado a I_F=20mA. Tolerância por bin é ±1nm.

Exemplos de bins: AP (520-525 nm), AQ (525-530 nm), AR (530-535 nm).

5. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas características típicas fornecem informações sobre o comportamento do dispositivo em condições variáveis. Estas incluem a relação entre a corrente direta (I_F) e a tensão direta (V_F), que é exponencial e crucial para projetar circuitos limitadores de corrente. A relação entre a intensidade luminosa e a corrente direta é geralmente linear dentro da gama de operação, mas pode saturar a correntes mais elevadas devido a efeitos térmicos. A dependência da intensidade luminosa com a temperatura mostra uma diminuição na saída à medida que a temperatura da junção aumenta, um fator crítico para a gestão térmica em aplicações de alta potência ou alta densidade. A curva de distribuição espectral centra-se no comprimento de onda de pico de 523nm com a largura a meia altura especificada.

6. Diretrizes de Montagem e Manuseamento

6.1 Processo de Soldadura

O dispositivo é compatível com soldadura por refluxo por infravermelhos (IR) para processos sem chumbo. Um perfil sugerido, compatível com J-STD-020B, inclui uma fase de pré-aquecimento (150-200°C, máx. 120 seg), uma temperatura de pico não excedendo 260°C, e um tempo acima do líquido (TAL) de 10 segundos no máximo. A soldadura deve ser limitada a um máximo de dois ciclos de refluxo. Para retrabalho manual, pode ser aplicado um ferro de soldar a um máximo de 300°C por não mais de 3 segundos, apenas uma vez. A adesão às especificações do fabricante da pasta de soldar é essencial.

6.2 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldadura, devem ser usados apenas solventes à base de álcool especificados, como álcool etílico ou isopropílico. O LED deve ser imerso à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar o encapsulamento de epóxi.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Como um dispositivo de Nível de Sensibilidade à Humidade 3 (MSL3), tem uma vida útil de 168 horas (1 semana) após a abertura do saco hermético à humidade, em condições de ≤30°C/60% HR. Para armazenamento além deste período ou fora da embalagem original, é necessário cozimento a 60°C durante pelo menos 48 horas antes do refluxo para evitar fissuras tipo "popcorn" durante a soldadura. Para armazenamento a longo prazo fora do saco, use um recipiente selado com dessecante ou ambiente de azoto.

7. Especificações de Embalagem e Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada com uma largura de 8mm. A fita é enrolada numa bobina padrão de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada bobina contém 2000 peças. A fita tem uma fita de cobertura para selar os compartimentos dos componentes. A embalagem está conforme as especificações ANSI/EIA-481. O número máximo permitido de componentes em falta consecutivos numa bobina é de dois.

8. Considerações de Projeto de Aplicação

8.1 Projeto do Circuito de Acionamento

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para garantir brilho e longevidade consistentes, deve ser usada uma fonte de corrente constante ou uma resistência limitadora de corrente em série com uma fonte de tensão. O valor da resistência pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Usando o V_Ftípico de 3.3V e um I_Fdesejado de 20mA a partir de uma fonte de 5V, R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85Ω. Uma resistência padrão de 82Ω ou 100Ω seria apropriada. Ao conectar vários LEDs em paralelo, é fortemente recomendado usar resistências limitadoras de corrente individuais para cada LED para evitar a monopolização da corrente devido a variações naturais no V_F.

8.2 Gestão Térmica

Embora a dissipação de potência seja relativamente baixa (80mW), um projeto térmico eficaz na PCB ainda é importante, especialmente em altas temperaturas ambientes ou espaços fechados. O layout recomendado para as pastilhas na PCB auxilia na dissipação de calor. Garantir uma área de cobre adequada em torno das pastilhas térmicas e o possível uso de vias térmicas pode ajudar a manter uma temperatura de junção mais baixa, preservando a saída luminosa e a vida útil do dispositivo.

8.3 Integração Ótica

O ângulo de visão difuso de 120 graus fornece um padrão de emissão amplo e suave, adequado para aplicações de indicador onde é necessária visibilidade a partir de múltiplos ângulos. Para aplicações de guia de luz ou retroiluminação, a natureza difusa da lente pode exigir um projeto ótico específico para alcançar a uniformidade desejada. A cor verde, definida pelo seu bin de comprimento de onda dominante, é adequada para indicadores de estado (ex.: ligado, modo ativo) e iluminação geral onde é necessária diferenciação de cor.

9. Fiabilidade e Notas Operacionais

Este produto destina-se a equipamentos eletrónicos comerciais e industriais padrão. Para aplicações que exijam uma fiabilidade excecional onde uma falha possa colocar em risco a segurança (ex.: aviação, suporte de vida médico, controlo de transportes), são necessárias qualificações específicas e consulta com o fabricante antes da integração no projeto. O dispositivo não foi projetado para operar em condições de polarização inversa. Exceder os valores máximos absolutos, especialmente a corrente direta ou a dissipação de potência, acelerará a degradação e pode causar falha catastrófica.

10. Contexto Tecnológico e de Mercado

10.1 Princípio Tecnológico Subjacente

Este LED é baseado no material semicondutor InGaN (Nitreto de Gálio e Índio). Quando uma tensão direta é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa do semicondutor, libertando energia na forma de fotões. A proporção específica de índio para gálio na liga determina a energia da banda proibida e, consequentemente, o comprimento de onda da luz emitida, que neste caso está no espectro verde (~523nm). A lente difusa é feita de epóxi ou silicone com partículas de dispersão incorporadas para alargar o ângulo do feixe.

10.2 Vantagens Comparativas

Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs verdes baseados em AlGaInP, o InGaN oferece maior eficiência e melhor estabilidade de desempenho. O encapsulamento SMD oferece vantagens significativas em relação aos LEDs de orifício passante: footprint menor, perfil mais baixo, adequação para montagem automática e melhor compatibilidade com processos de soldadura por refluxo de alto volume, levando a custos de fabrico globais mais baixos.

10.3 Tendências da Indústria

O mercado para LEDs SMD continua a crescer, impulsionado pela miniaturização, exigências de eficiência energética e a proliferação de aplicações de indicador e retroiluminação em eletrónica de consumo e dispositivos IoT. As tendências incluem novos aumentos na eficácia luminosa (mais saída de luz por watt), tolerâncias de binning mais apertadas para consistência de cor e brilho em aplicações de display, e o desenvolvimento de tamanhos de encapsulamento ainda menores. A mudança para materiais sem chumbo e sem halogéneos, em conformidade com as regulamentações ambientais globais, é também uma prática padrão.