Ficha Técnica de LED SMD 0201 Vermelho AlInGaP - Dimensões 0.6x0.3x0.25mm - Tensão 1.7-2.4V - Potência 72mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um diodo emissor de luz (LED) miniatura para montagem em superfície (SMD) no tamanho de embalagem 0201. O dispositivo utiliza a tecnologia de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para produzir uma luz de cor vermelha. Suas dimensões extremamente compactas o tornam adequado para processos de montagem automatizada de placas de circuito impresso (PCB) e aplicações onde o espaço é um fator crítico.

1.1 Vantagens Principais

• Pegada Miniatura:A embalagem 0201 é uma das menores pegadas padronizadas para LEDs SMD, permitindo projetos de PCB de alta densidade.
• Compatibilidade com Automação:Projetado para compatibilidade com equipamentos automáticos de pick-and-place de alta velocidade e processos padrão de soldagem por reflow infravermelho (IR).
• Conformidade RoHS:O dispositivo é fabricado para atender às diretivas de Restrição de Substâncias Perigosas (RoHS).
• Compatibilidade com CI:As características elétricas permitem a interface direta com saídas de circuitos integrados.

1.2 Mercados-Alvo e Aplicações

Este LED destina-se a uma ampla gama de eletrônicos de consumo e industriais onde são necessários tamanho reduzido e indicação confiável.

• Eletrônicos Portáteis:Indicadores de status em telefones celulares, tablets, laptops e dispositivos vestíveis.
• Equipamentos de Rede e Comunicação:Luzes de link/atividade em roteadores, switches e modems.
• Eletrodomésticos e Automação de Escritório:Indicadores de energia, modo ou função.
• Retroiluminação de Painel Frontal:Iluminação para símbolos, ícones ou botões.
• Indicador Luminoso Geral de Status/Sinal:Qualquer aplicação que requeira um indicador visual compacto e brilhante.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

Esta seção fornece uma interpretação objetiva dos principais parâmetros elétricos, ópticos e térmicos definidos na ficha técnica.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estes são os limites de estresse que não devem ser excedidos sob nenhuma condição, mesmo que momentaneamente. A operação além destes limites pode causar danos permanentes.

• Dissipação de Potência (Pd):72 mW. Esta é a perda máxima de potência permitida na forma de calor. Excedê-la pode levar a superaquecimento e redução da vida útil.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):80 mA. Isto é permitido apenas sob condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0.1ms). Não é para operação DC contínua.
• Corrente Direta DC (I_F):30 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para operação confiável de longo prazo.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. O funcionamento do dispositivo é garantido dentro desta faixa de temperatura ambiente.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C. O dispositivo pode ser armazenado sem danos dentro desta faixa quando não energizado.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos em uma condição de teste padrão de 25°C de temperatura ambiente e uma corrente direta (I_F) de 20 mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (I_V):170 - 340 mcd (mín - máx). Esta é a luminosidade percebida do LED conforme medida por um sensor filtrado para a resposta do olho humano (curva CIE). A ampla faixa indica que um sistema de binning é utilizado (ver Seção 3).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):110° (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico (no eixo). Um ângulo de 110° fornece um cone de visão muito amplo.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):624 nm (típico). Este é o comprimento de onda no ponto mais alto do espectro de emissão óptica.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):617 - 630 nm. Este é derivado do diagrama de cromaticidade CIE e representa o comprimento de onda único que melhor descreve a cor percebida (vermelho).
• Largura de Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm (típico). Isto indica a pureza espectral; um valor menor significa uma cor mais monocromática.
• Tensão Direta (V_F):1.7 - 2.4 V. A queda de tensão no LED quando acionado a 20 mA. Esta faixa também está sujeita a binning.
• Corrente Reversa (I_R):100 μA (máx) a V_R= 5V. O dispositivo não foi projetado para operação em polarização reversa; este parâmetro é apenas para fins de teste de fuga.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção, os LEDs são classificados (binning) com base em parâmetros-chave. Isto permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos específicos de brilho e tensão para sua aplicação.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa (I_V)

Os LEDs são categorizados em bins com base em sua intensidade luminosa medida a 20 mA.

• Código de Bin S1:Mínimo 170.0 mcd, Máximo 240.0 mcd.
• Código de Bin S2:Mínimo 240.0 mcd, Máximo 340.0 mcd.
• Tolerância dentro de cada bin é de ±11%.

3.2 Binning de Tensão Direta (V_F)

Os LEDs também são classificados por sua queda de tensão direta a 20 mA, o que é importante para o casamento de corrente em circuitos paralelos e projeto da fonte de alimentação.

• Código de Bin D2:Mínimo 1.7 V, Máximo 2.0 V.
• Código de Bin D3:Mínimo 2.0 V, Máximo 2.2 V.
• Código de Bin D4:Mínimo 2.2 V, Máximo 2.4 V.
• Tolerância dentro de cada bin é de ±0.10 V.

4. Análise de Curvas de Desempenho

Embora dados gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica, as tendências típicas de desempenho para tais LEDs são descritas abaixo.

4.1 Característica Corrente vs. Tensão (I-V)

Um LED exibe uma curva I-V semelhante a um diodo. A tensão direta (V_F) aumenta logaritmicamente com a corrente. A faixa V_Fespecificada a 20 mA é crítica para projetar o circuito limitador de corrente (geralmente um resistor em série).

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A saída de luz (I_V) é aproximadamente proporcional à corrente direta (I_F) em uma faixa significativa. No entanto, a eficiência pode cair em correntes muito altas devido ao aumento do calor. Operar na ou abaixo da corrente recomendada de 20-30 mA garante desempenho e longevidade ideais.

4.3 Dependência da Temperatura

O desempenho do LED é sensível à temperatura. Tipicamente, a tensão direta (V_F) diminui com o aumento da temperatura da junção, enquanto a intensidade luminosa também diminui. A faixa de temperatura de operação especificada de -40°C a +85°C define os limites para o desempenho garantido.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O dispositivo está em conformidade com o contorno da embalagem padrão EIA 0201. As dimensões principais (em milímetros) são aproximadamente 0.6mm de comprimento, 0.3mm de largura e 0.25mm de altura. As tolerâncias são tipicamente de ±0.2mm. A lente é transparente, com o chip AlInGaP emitindo luz vermelha.

5.2 Projeto Recomendado de Pads na PCB

Um padrão de land (pegada) para a PCB é fornecido para garantir soldagem adequada e estabilidade mecânica durante o reflow IR. O projeto normalmente inclui dois pads retangulares ligeiramente maiores que os terminais do dispositivo para facilitar a formação de um bom filete de solda.

5.3 Identificação de Polaridade

Para a embalagem 0201, a polaridade é geralmente indicada por uma marcação no corpo do componente ou pela estrutura interna da fita e da embalagem em carretel. O cátodo é tipicamente identificado. Os projetistas devem consultar o diagrama de orientação da fita para garantir a colocação correta.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Reflow

O dispositivo é compatível com processos de soldagem por reflow infravermelho (IR) sem chumbo (Pb-free). Um perfil sugerido conforme J-STD-020B é fornecido, com os seguintes limites principais:

• Pré-aquecimento:150-200°C por no máximo 120 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus:Recomenda-se que esteja dentro dos limites do perfil padrão para garantir a formação adequada da junta sem danos térmicos.

Nota:O perfil real deve ser caracterizado para a montagem específica da PCB, considerando espessura da placa, densidade de componentes e especificações da pasta de solda.

6.2 Armazenamento e Manuseio

• Sensibilidade à Umidade:Os dispositivos são embalados em sacos barreira contra umidade com dessecante. Uma vez que a embalagem original é aberta, os componentes são sensíveis à umidade ambiente.
• Vida Útil no Chão de Fábrica:Recomenda-se completar o reflow IR dentro de 168 horas (7 dias) após abrir o saco seco, se armazenado a ≤ 30°C / 60% UR.
• Armazenamento Estendido:Para armazenamento além de 168 horas, os componentes devem ser reaquecidos (ex.: 60°C por 48 horas) antes da soldagem para evitar o "efeito pipoca" durante o reflow.

6.3 Limpeza

Se a limpeza pós-soldagem for necessária, apenas solventes à base de álcool, como álcool isopropílico (IPA) ou etanol, devem ser usados. A imersão deve ser à temperatura ambiente e por menos de um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar a embalagem do LED.

7. Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e Carretel

Os componentes são fornecidos em fita transportadora embutida de 12mm de largura, enrolada em carretéis de 7 polegadas (178mm) de diâmetro.

• Quantidade por Carretel:4000 peças.
• Quantidade Mínima de Pedido (MOQ):500 peças para quantidades remanescentes.
• Padrões de Embalagem:Conforme as especificações ANSI/EIA-481.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Projeto do Circuito de Acionamento

LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para garantir brilho uniforme, especialmente quando vários LEDs são conectados em paralelo, cada LED deve idealmente ter seu próprio resistor limitador de corrente. Acionar LEDs em série garante corrente idêntica, promovendo o casamento de intensidade.

8.2 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja baixa (72mW máx.), um layout adequado da PCB pode ajudar a dissipar calor. Garantir área de cobre adequada ao redor dos pads de solda e evitar colocação em pontos quentes localizados na PCB contribui para a confiabilidade de longo prazo.

8.3 Verificação de Projeto

Devido ao tamanho miniatura, a inspeção visual após a soldagem pode requerer ampliação. O teste elétrico deve verificar se a tensão direta e a saída de luz estão dentro das faixas esperadas para os códigos de bin selecionados.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação deste componente está no seu tamanho de embalagem. A pegada 0201 é significativamente menor que alternativas comuns como LEDs SMD 0402 ou 0603. Isto permite maior densidade de componentes e produtos finais mais compactos. A contrapartida pode ser uma dissipação de potência máxima ligeiramente menor e a necessidade de equipamentos de montagem mais precisos em comparação com embalagens maiores.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

10.1 Posso acionar este LED diretamente a partir de uma saída lógica de 3.3V ou 5V?

Não. Um resistor limitador de corrente em série é sempre necessário. O valor do resistor (R) é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Usando o V_Fmáximo (2.4V) para um projeto conservador, com uma fonte de 3.3V e I_Falvo de 20mA, R = (3.3 - 2.4) / 0.02 = 45Ω. Um resistor padrão de 47Ω seria adequado.

10.2 Por que o binning é importante?

O binning garante consistência de cor e brilho dentro de um lote de produção. Para aplicações onde vários LEDs são usados lado a lado (ex.: um painel de indicadores), especificar os mesmos códigos de bin de intensidade e tensão é crucial para evitar diferenças visíveis no brilho ou tonalidade da cor.

10.3 O que acontece se eu exceder a corrente DC máxima absoluta?

Operar acima de 30 mA DC aumenta a temperatura da junção além dos limites seguros. Isto acelera a depreciação do lúmen (o LED escurece com o tempo) e pode levar a uma falha catastrófica. Sempre projete circuitos para operar dentro da corrente direta DC recomendada.

11. Estudo de Caso Prático de Projeto

Cenário:Projetando um módulo de sensor IoT compacto com um único LED de status vermelho. O espaço é extremamente limitado na PCB de 4 camadas.

Implementação:O LED 0201 é selecionado por sua pegada mínima. Ele é posicionado próximo à borda da placa. Um resistor de 47Ω, tamanho 0201, é colocado em série entre o ânodo do LED e um pino GPIO de um microcontrolador de 3.3V. O GPIO é configurado como saída dreno aberto, drenando corrente para o terra quando ativo. O cátodo é conectado ao pino GPIO, e o ânodo é conectado a 3.3V via o resistor. Esta configuração permite que o MCU ligue o LED definindo o GPIO como baixo. O padrão de land da ficha técnica é usado no layout da PCB. A empresa de montagem é informada sobre o nível de sensibilidade à umidade (MSL) do componente e a necessidade de um perfil de reflow controlado.

12. Princípio de Funcionamento

Este LED é baseado no material semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP). Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa da junção semicondutora. Sua recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A composição específica da liga AlInGaP determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, no espectro vermelho (~624 nm). A lente de epóxi transparente encapsula o chip semicondutor e molda o feixe de luz de saída.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral em LEDs indicadores continua em direção a tamanhos de embalagem menores (como 0201 e 01005) para suportar a miniaturização de dispositivos eletrônicos. Há também um foco em aumentar a eficiência (mais saída de luz por unidade de potência elétrica) e melhorar a confiabilidade sob condições adversas. Além disso, a integração com outros componentes passivos ou drivers em módulos multi-chip é uma área de desenvolvimento, embora LEDs discretos como este permaneçam essenciais para flexibilidade de projeto e custo-benefício em muitas aplicações.