Ficha Técnica do LED SMD 23-22C/S2BHC-B30/2A - 2.3x2.2mm - 2.0V/3.3V - 60mW/95mW - Laranja Brilhante e Azul - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 23-22C/S2BHC-B30/2A é um componente LED compacto para montagem em superfície, projetado para aplicações de placas de alta densidade. Está disponível em dois tipos distintos de chip: o chip S2, que emite uma cor Laranja Brilhante utilizando material AlGaInP, e o chip BH, que emite uma cor Azul utilizando material InGaN. Ambas as variantes são encapsuladas em um pacote de resina incolor. Suas principais vantagens incluem uma pegada significativamente reduzida em comparação com LEDs de chumbo, permitindo a miniaturização dos produtos finais, reduzindo os requisitos de armazenamento e sendo adequado para processos de montagem automatizados. O dispositivo está em conformidade com os principais padrões ambientais e de segurança, incluindo RoHS, REACH da UE e requisitos livres de halogênio.

1.1 Características Principais e Mercado-Alvo

O LED é embalado em fita de 8mm dentro de uma bobina de diâmetro de 7 polegadas, tornando-o totalmente compatível com equipamentos automáticos de pick-and-place de alta velocidade. Foi projetado para uso com processos padrão de soldagem por refluxo por infravermelho e fase de vapor. A capacidade multicor dentro da mesma pegada de pacote oferece flexibilidade de design. Suas principais aplicações-alvo incluem retroiluminação para painéis de instrumentos, interruptores e displays LCD em eletrônicos de consumo, bem como indicadores de status em dispositivos de telecomunicações, como telefones e máquinas de fax. Sua natureza de uso geral também o torna adequado para uma ampla gama de tarefas de indicação e iluminação onde o espaço é limitado.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

Esta seção fornece uma análise objetiva e detalhada das especificações elétricas, ópticas e térmicas, conforme definido nas tabelas de especificações máximas absolutas e características eletro-ópticas.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

O dispositivo tem uma tensão reversa máxima (VR) de 5V para ambos os tipos de chip. A corrente direta contínua (IF) é especificada em 25mA. No entanto, a capacidade de corrente direta de pico (IFP) difere: o chip S2 (Laranja) pode suportar pulsos de 60mA com um ciclo de trabalho de 1/10 e 1kHz, enquanto o chip BH (Azul) pode suportar 100mA nas mesmas condições. Isso indica uma maior tolerância a correntes transitórias para o LED azul baseado em InGaN. As classificações de dissipação de potência (Pd) são de 60mW para o chip S2 e 95mW para o chip BH, refletindo diferentes características térmicas dos materiais semicondutores. A faixa de temperatura de operação é especificada de -40°C a +85°C, com uma faixa de temperatura de armazenamento ligeiramente mais ampla de -40°C a +90°C.

2.2 Características Eletro-Ópticas em Ta=25°C

Sob uma condição de teste padrão de corrente direta de 10mA, a intensidade luminosa típica (Iv) para ambos os chips é de 22,5mcd, com um máximo de 57,0mcd conforme definido pela estrutura de binning. O ângulo de visão (2θ1/2) é amplo, de 130 graus, típico para um pacote SMD estilo refletor, proporcionando iluminação difusa e ampla. O chip S2 tem um comprimento de onda de pico típico (λp) de 611nm e um comprimento de onda dominante (λd) de 605nm, situando-o na região laranja. O chip BH tem um comprimento de onda de pico típico de 468nm e um comprimento de onda dominante de 470nm, característico de um LED azul. A largura de banda espectral (Δλ) é de 17nm para o S2 e 25nm para o BH. A tensão direta (VF) é um parâmetro chave: o chip S2 tem uma VF típica de 2,0V (mín. 1,7V, máx. 2,4V), enquanto o chip BH tem uma VF típica de 3,3V (mín. 2,7V, máx. 3,7V). Essa diferença de tensão é crítica para o design do circuito, especialmente em configurações de acionamento multicor ou paralelo. A corrente reversa (IR) em VR=5V é especificada em um máximo de 10μA para S2 e 50μA para BH.

3. Explicação do Sistema de Binning

A saída luminosa dos LEDs varia naturalmente durante a fabricação. Para garantir consistência para o usuário final, os produtos são classificados em bins de desempenho.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A ficha técnica define dois bins principais para intensidade luminosa, aplicáveis a ambos os tipos de chip S2 e BH, medidos em IF=10mA. O Código de Bin 1 cobre a faixa de 22,5mcd a 36,0mcd. O Código de Bin 2 cobre a faixa de saída mais alta, de 36,0mcd a 57,0mcd. Uma nota especifica uma tolerância de ±11% na intensidade luminosa, que se aplica dentro de cada bin. Esse binning permite que os projetistas selecionem LEDs apropriados para seus requisitos de brilho e ajuda a manter uma aparência uniforme em uma matriz.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora o PDF indique a presença de curvas típicas de características eletro-ópticas para os chips S2 e BH nas páginas 4 e 5, os dados gráficos específicos não são fornecidos no conteúdo textual. Normalmente, tais curvas ilustrariam a relação entre a corrente direta e a intensidade luminosa (curva I-I), a tensão direta versus corrente direta (curva V-I) e o efeito da temperatura ambiente na intensidade luminosa. Essas curvas são essenciais para entender o comportamento do LED em condições de operação não padrão, como acionamento em correntes diferentes de 10mA ou operação em ambientes de temperatura elevada. Os projetistas devem consultar a ficha técnica gráfica completa para modelar com precisão o desempenho em sua aplicação específica.

5. Informações Mecânicas e de Pacote

5.1 Dimensões do Contorno do Pacote

O dispositivo segue o contorno do pacote 23-22C. As dimensões são fornecidas em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,1mm, salvo indicação em contrário. O pacote é um dispositivo de montagem em superfície com um refletor para melhorar a saída de luz e a diretividade. A polaridade é indicada pela estrutura física do pacote, tipicamente com um entalhe ou um cátodo marcado. A pegada exata e o layout recomendado da almofada de solda são críticos para uma soldagem confiável e gerenciamento térmico e devem ser seguidos conforme mostrado no desenho dimensional.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio e a soldagem adequados são cruciais para a confiabilidade.

6.1 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os LEDs são embalados em um saco de barreira resistente à umidade com dessecante. O saco não deve ser aberto até que os componentes estejam prontos para uso. Antes de abrir, as condições de armazenamento devem ser de 30°C ou menos e 90% de umidade relativa (UR) ou menos. Após a abertura, os componentes têm uma "vida útil no chão" de 1 ano quando armazenados a 30°C/60%UR ou menos. As peças não utilizadas devem ser resseladas em uma embalagem à prova de umidade. Se o indicador de dessecante mostrar saturação ou se o tempo de armazenamento for excedido, é necessário um tratamento de cozimento a 60±5°C por 24 horas antes da soldagem por refluxo para evitar danos por "pipocagem".

6.2 Perfil de Soldagem por Refluxo

O dispositivo é compatível com soldagem por refluxo sem chumbo. O perfil de temperatura recomendado inclui um estágio de pré-aquecimento entre 150-200°C por 60-120 segundos, um tempo acima do líquido (217°C) de 60-150 segundos e uma temperatura de pico não superior a 260°C por no máximo 10 segundos. A taxa máxima de rampa até o pico é de 6°C/seg, e a taxa máxima de rampa de descida é de 3°C/seg. A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes. Nenhuma tensão deve ser aplicada ao LED durante o aquecimento, e a PCB não deve empenar após a soldagem.

6.3 Soldagem Manual e Retrabalho

Se a soldagem manual for necessária, a temperatura da ponta do ferro deve estar abaixo de 350°C, e o tempo de contato por terminal deve ser limitado a 3 segundos ou menos. A potência do ferro de soldar deve ser de 25W ou menos. Um intervalo mínimo de 2 segundos deve ser deixado entre a soldagem de cada terminal. Não é recomendado retrabalho após o LED ser soldado. Se for inevitável, deve ser usado um ferro de soldar de cabeça dupla especializado para aquecer simultaneamente ambos os terminais e evitar tensão mecânica. O potencial de dano durante o retrabalho deve ser avaliado previamente.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Fita e Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada com largura de 8mm, enrolada em uma bobina padrão de diâmetro de 7 polegadas (178mm). Cada bobina contém 2000 peças. A bobina tem um diâmetro de cubo de 13mm e um diâmetro de flange de 180mm. As dimensões e o passo do bolso da fita transportadora são projetados para proteger o pacote 23-22C durante o transporte e manuseio automatizado.

7.2 Explicação do Rótulo

A embalagem inclui rótulos com informações-chave: CPN (Número do Produto do Cliente), P/N (Número do Produto), QTY (Quantidade de Embalagem), CAT (Classificação de Intensidade Luminosa/Código de Bin), HUE (Coordenadas de Cromaticidade e Classificação de Comprimento de Onda Dominante), REF (Classificação de Tensão Direta) e LOT No (Número do Lote para rastreabilidade).

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Considerações de Projeto

Limitação de Corrente:Um resistor limitador de corrente externo é obrigatório. A tensão direta tem uma faixa, e uma pequena mudança na tensão de alimentação pode causar uma grande mudança na corrente, potencialmente levando a uma falha instantânea. O valor do resistor deve ser calculado com base no pior caso de VF (mínimo) para garantir que a corrente não exceda a classificação máxima.
Gerenciamento Térmico:Embora a dissipação de potência seja baixa, manter a temperatura da junção dentro dos limites é vital para a longevidade e saída de luz estável. Garanta área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas se operar em altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima.
Proteção contra ESD:A sensibilidade ESD é de 2000V (HBM) para o chip S2 e 150V (HBM) para o chip BH. O chip azul BH é significativamente mais sensível a ESD. Precauções padrão de manuseio de ESD devem ser observadas durante a montagem, e proteção ESD em nível de circuito pode ser necessária para a variante BH em ambientes sensíveis.

8.2 Restrições de Aplicação

Este produto destina-se a aplicações comerciais e industriais gerais. Não foi projetado ou qualificado especificamente para aplicações de alta confiabilidade onde a falha possa levar a lesões pessoais ou danos significativos à propriedade. Tais aplicações incluem, mas não se limitam a, sistemas militares/aeroespaciais, sistemas críticos de segurança automotiva (por exemplo, freios, airbags) e equipamentos médicos de suporte à vida. Para essas aplicações, é necessário um produto com especificações, qualificações e dados de confiabilidade diferentes.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O principal diferencial deste produto é a disponibilidade de duas tecnologias semicondutoras distintas (AlGaInP e InGaN) no mesmo pacote mecânico (23-22C). Isso permite que os projetistas obtenham indicadores laranja e azul com pegadas idênticas e perfis de soldagem a partir de uma única linha de componentes, simplificando o fornecimento e o layout da PCB. O amplo ângulo de visão de 130 graus é característico de um pacote refletor, oferecendo luz mais difusa do que um pacote de lente lateral ou de vista superior, o que é vantajoso para retroiluminação e iluminação de painéis onde se deseja uma distribuição uniforme de luz. Sua conformidade com os padrões ambientais modernos (sem chumbo, livre de halogênio, REACH) é uma expectativa básica, mas continua sendo uma característica crítica para o acesso ao mercado.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar os LEDs S2 (Laranja) e BH (Azul) em paralelo a partir da mesma fonte de tensão?
R: Não diretamente sem um design cuidadoso. Suas tensões diretas típicas diferem significativamente (2,0V vs. 3,3V). Se conectados em paralelo a uma fonte de 3,3V, o LED laranja provavelmente seria superacionado e danificado. Resistores limitadores de corrente separados, calculados para a faixa VF de cada LED, são essenciais.

P: Qual é o significado do sufixo \"B30/2A\" no número da peça?
R: Embora não seja explicitamente decodificado neste trecho, tais sufixos normalmente denotam combinações específicas de binning para intensidade luminosa (B30 provavelmente se relaciona ao bin de brilho) e cromaticidade/tensão (2A provavelmente se relaciona aos bins de cor/comprimento de onda e tensão direta). O mapeamento exato deve ser confirmado com o documento completo de códigos de bin do fabricante.

P: Como interpreto a nota \"Tolerância de Intensidade Luminosa: ±11%\"?
R: Essa tolerância se aplica aos valores declarados dentro de cada bin (Código 1 ou Código 2). Isso significa que um LED rotulado como Bin 1 (22,5-36,0mcd) pode medir aproximadamente de 20,0mcd a 40,0mcd ao considerar tanto a faixa do bin quanto a tolerância de ±11%. Isso é importante para aplicações que exigem correspondência precisa de brilho.

11. Caso Prático de Design e Uso

Caso: Projetando um Painel Indicador de Múltiplos Status:Um projetista está criando um painel de controle que requer um LED de status verde (não nesta ficha técnica), um LED de aviso laranja e um LED de atividade azul. Embora esta ficha técnica não cubra o verde, ela fornece laranja (S2) e azul (BH). O projetista pode usar a pegada 23-22C para ambos os LEDs coloridos, simplificando o layout da PCB para um único padrão de pista. Eles projetariam três circuitos de acionamento separados. Para o LED laranja, assumindo uma alimentação de 5V e visando 10mA, eles calculariam o resistor em série usando a VF mínima (1,7V) por segurança: R = (5V - 1,7V) / 0,01A = 330 Ohms. Para o LED azul: R = (5V - 2,7V) / 0,01A = 230 Ohms. Eles especificariam o Código de Bin 2 para ambos para garantir o brilho máximo e correspondente. Os recortes do painel seriam projetados para acomodar o ângulo de visão de 130 graus para uma visibilidade ideal.

12. Introdução ao Princípio de Operação

Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz quando uma corrente elétrica passa por eles. Esse fenômeno é chamado de eletroluminescência. No chip S2 (AlGaInP), os elétrons se recombinam com as lacunas na rede cristalina de fosfeto de alumínio gálio índio, liberando energia na forma de fótons com comprimentos de onda na parte laranja/vermelha do espectro. No chip BH (InGaN), a recombinação ocorre dentro de uma estrutura de nitreto de índio gálio, produzindo fótons no espectro azul. A cor específica (comprimento de onda) é determinada pela energia da banda proibida do material semicondutor, que é projetada durante o processo de crescimento do cristal. O pacote de resina incolor atua como uma lente e camada protetora, enquanto o refletor integrado ajuda a direcionar a luz emitida para cima, criando o amplo ângulo de visão.

13. Tendências Tecnológicas

A indústria de LED continua a evoluir em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), melhor reprodução de cores e maior miniaturização. O pacote 23-22C representa um fator de forma maduro e amplamente adotado. As tendências atuais em LEDs indicadores SMD incluem o desenvolvimento de pacotes ainda menores (por exemplo, 1,0x0,5mm), maior adoção de embalagens em escala de chip (CSP) para designs ultrafinos e a integração de múltiplos chips de cor (RGB) em um único pacote para iluminação ajustável em cores completas. Há também um forte foco em melhorar a confiabilidade e o desempenho em condições de alta temperatura, impulsionado por aplicações automotivas e industriais. A mudança para correntes de acionamento mais altas para aumentar o brilho de pacotes minúsculos exige melhorias contínuas no gerenciamento térmico no nível do chip e do pacote.