LED SMD 0201 Branco/Amarelo - Encapsulamento 0.6x0.3x0.3mm - Tensão 2.6-3.2V - Potência 96mW - 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) miniatura no tamanho de encapsulamento 0201. Estes LEDs são projetados para processos de montagem automatizada de placas de circuito impresso (PCB) e são ideais para aplicações com espaço limitado onde a densidade de componentes é crítica. A cor primária emitida para este número de peça específico é um branco com lente amarela, oferecendo um ponto de cromaticidade específico.

As principais vantagens deste componente incluem a sua pegada extremamente pequena, compatibilidade com equipamentos de pick-and-place de alto volume e adequação para processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR) sem chumbo. É construído para atender aos padrões de conformidade RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

Os mercados e aplicações-alvo são amplos, abrangendo equipamentos de telecomunicações, dispositivos de automação de escritório, eletrodomésticos, sistemas de controle industrial e vários eletrônicos de consumo. Usos típicos incluem indicadores de status, retroiluminação para painéis frontais e iluminação de baixo nível para sinais ou símbolos.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob estas condições não é garantida.

• Dissipação de Potência (Pd):96 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento do LED pode dissipar como calor sem exceder seus limites térmicos.
• Corrente Direta de Pico (I_F(pico)):100 mA. Esta é a corrente direta instantânea máxima permitida, tipicamente especificada sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms) para evitar superaquecimento.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para operação confiável de longo prazo.
• Faixa de Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente na qual o LED é projetado para funcionar corretamente.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C. A faixa de temperatura para armazenar o dispositivo quando não energizado.

2.2 Características Eletro-Ópticas

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

• Intensidade Luminosa (I_V):1500 - 2900 mcd (milicandela). Isto define a quantidade de luz visível emitida na direção de visualização principal. A ampla faixa indica que um sistema de binning é utilizado (ver Seção 3). A medição utiliza um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica padrão CIE (olho humano).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):110 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor axial de pico. Um ângulo de 110° indica um padrão de emissão difuso e amplo, adequado para iluminação de área em vez de um feixe focalizado.
• Coordenadas de Cromaticidade (x, y):(0.3100, 0.3100) típico. Estas coordenadas no diagrama de cromaticidade CIE 1931 definem o ponto de cor preciso da luz branca emitida. Este ponto corresponde a um branco com uma temperatura de cor correlacionada (CCT) específica.
• Tensão Direta (V_F):2.6 V (Mín) - 3.2 V (Máx) a 20mA. A queda de tensão através do LED quando conduz a corrente especificada. Esta faixa é crítica para o projeto do circuito de acionamento.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (Máx) a V_R= 5V. A pequena corrente de fuga quando uma tensão reversa é aplicada.Importante:Este dispositivo não foi projetado para operação em polarização reversa; este parâmetro é apenas para fins de teste.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho. Isto permite que os projetistas selecionem peças que atendam a requisitos específicos de tensão, brilho e cor.

3.1 Binning de Tensão Direta (V_F)

Os LEDs são categorizados com base na sua queda de tensão direta a 20mA.

• Bin D8: V_F= 2.6V a 2.9V
• Bin D9: V_F= 2.9V a 3.2V
• A tolerância dentro de cada bin é de ±0.10V.

3.2 Binning de Intensidade Luminosa (I_V)

Os LEDs são classificados pela sua potência óptica de saída.

• Bin X1: I_V= 1500.0 mcd a 2100.0 mcd
• Bin X2: I_V= 2100.0 mcd a 2900.0 mcd
• A tolerância dentro de cada bin é de ±11%.

3.3 Binning de Cor (Cromaticidade)

Este é o binning mais crítico para a consistência de cor. Os LEDs são classificados em quadriláteros específicos no diagrama de cromaticidade CIE definidos por quatro pontos de coordenadas (x, y).

• Bins Definidos:Y2, W1, X1, W2. Cada código de bin representa uma região específica no gráfico de cores.
• O ponto de cromaticidade típico (0.3100, 0.3100) está dentro destas regiões definidas.
• A tolerância em cada bin de matiz (coordenada x, y) é de ±0.01.

Este binning multidimensional (V_F, I_V, Cor) garante que LEDs do mesmo lote de produção tenham propriedades elétricas e ópticas estreitamente correspondentes, o que é essencial para aplicações que requerem aparência uniforme, como matrizes de retroiluminação ou agrupamentos de indicadores de status.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica, as suas implicações são padrão.

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Esta curva é exponencial. A V_Fespecificada a 20mA é o ponto de operação. Pequenos aumentos na tensão levam a grandes aumentos na corrente, necessitando de circuitos limitadores de corrente (ex.: um resistor em série ou driver de corrente constante) para evitar fuga térmica.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:A saída de luz é geralmente proporcional à corrente direta dentro da faixa de operação. No entanto, a eficiência pode cair em correntes muito altas devido ao aumento do calor.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:A saída de luz do LED tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Operar no limite superior da faixa de temperatura (85°C) resultará em menor intensidade luminosa do que a 25°C. Esta derating deve ser considerada no projeto térmico.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo está em conformidade com o contorno do encapsulamento padrão EIA 0201. As dimensões principais (em milímetros) são:

• Comprimento do Encapsulamento: 0.6 mm (tolerância ±0.2 mm)
• Largura do Encapsulamento: 0.3 mm (tolerância ±0.2 mm)
• Altura do Encapsulamento: 0.3 mm (tolerância ±0.2 mm)

A cor da lente é amarela, que filtra a luz branca emitida para alcançar a cromaticidade final. O cátodo é tipicamente identificado por uma marcação ou uma geometria de pista específica na fita e carretel.

5.2 Padrão de Pistas de PCB Recomendado

Um layout sugerido para as pastilhas de solda é fornecido para soldagem por refluxo infravermelho ou de fase de vapor. Este padrão é projetado para garantir a formação confiável da junta de solda, o correto auto-alinhamento durante o refluxo e resistência mecânica suficiente. Seguir o padrão de pistas recomendado é crucial para evitar tombamento (componente em pé) ou juntas de solda deficientes, especialmente com componentes tão minúsculos.

6. Guia de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo IR

O componente é compatível com processos de refluxo IR sem chumbo (Pb-free) de acordo com a J-STD-020B. Um perfil genérico é sugerido:

• Pré-aquecimento:150-200°C por no máximo 120 segundos para aumentar a temperatura lentamente e ativar o fluxo.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C. O tempo acima do líquido (tipicamente ~217°C para solda sem chumbo) deve ser controlado.
• Tempo Total de Soldagem:Máximo de 10 segundos na temperatura de pico, com um máximo de dois ciclos de refluxo permitidos.

Nota:O perfil ideal depende da montagem específica da PCB (espessura da placa, número de camadas, outros componentes, pasta de solda). O perfil fornecido é um alvo; a caracterização do processo é necessária.

6.2 Soldagem Manual (Se Necessário)

Se for necessário retrabalho manual, é preciso extremo cuidado:

• Temperatura do Ferro de Soldar:Máximo de 300°C.
• Tempo de Contato:Máximo de 3 segundos por junta.
• Limite:Apenas um ciclo de soldagem. A massa térmica é muito baixa, tornando-o suscetível a superaquecimento.

6.3 Limpeza

Se for necessária limpeza pós-soldagem, apenas solventes especificados devem ser usados para evitar danificar o encapsulamento plástico ou a lente.

• Recomendado:Álcool etílico ou álcool isopropílico.
• Processo:Imersão à temperatura ambiente por menos de um minuto. Não use limpeza ultrassônica a menos que seja verificado como seguro para o encapsulamento.
• Evitar:Limpeza química não especificada ou agressiva.

7. Embalagem e Manuseio

7.1 Especificações da Fita e Carretel

Os componentes são fornecidos em fita transportadora embutida padrão da indústria para manuseio automatizado.

• Tamanho do Carretel:Diâmetro de 7 polegadas (178 mm).
• Largura da Fita:12 mm.
• Quantidade por Carretel:4000 peças (carretel completo).
• Quantidade Mínima de Pedido (MOQ):500 peças para carretéis parciais.
• A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481. A fita possui uma cobertura para proteger os componentes.

7.2 Sensibilidade à Umidade e Armazenamento

O encapsulamento plástico é sensível à umidade (MSL).

• Saco Selado (com dessecante):Armazenar a ≤30°C e ≤70% UR. A vida útil na prateleira é de um ano a partir da data de selagem do saco.
• Após a Abertura do Saco:A \"vida útil no chão de fábrica\" começa. Armazenar a ≤30°C e ≤60% UR.
• Limite de Tempo Crítico:Os componentes devem ser submetidos à soldagem por refluxo IR dentro de168 horas (7 dias)de exposição às condições ambientais da fábrica após a abertura do saco.
• Armazenamento Prolongado (Aberto):Armazenar em um recipiente selado com dessecante ou em um dessecador de nitrogênio.
• Vida Útil no Chão Excedida:Se os componentes forem expostos por mais de 168 horas, eles devem ser aquecidos (baked) a aproximadamente 60°C por pelo menos 48 horas antes da soldagem para remover a umidade absorvida e evitar \"popcorning\" (rachadura do encapsulamento durante o refluxo).

8. Diretrizes de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Projeto do Circuito de Acionamento

Devido à característica I-V exponencial, um simples resistor em série é o método de acionamento mais comum para aplicações de indicador. O valor do resistor (R_série) é calculado como: R_série= (V_fonte- V_F) / I_F. Use a V_Fmáxima da ficha técnica (3.2V) para garantir que a corrente não exceda 20mA mesmo com uma peça de baixa V_F. Para aplicações que requerem brilho constante ou acionamento de múltiplos LEDs em série, um driver de corrente constante é recomendado.

8.2 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja baixa (96mW máx.), o minúsculo encapsulamento tem capacidade limitada de dissipar calor. Garanta área de cobre adequada na PCB conectada às pastilhas térmicas (se houver) ou às juntas de solda para atuar como dissipador de calor. Evite operar na corrente máxima absoluta (30mA DC) em altas temperaturas ambientes sem análise térmica.

8.3 Integração Óptica

O amplo ângulo de visão de 110° torna este LED adequado para iluminar pequenas áreas ou guias de luz. Para um acoplamento de luz ideal em um guia de luz, considere o padrão de emissão do LED e o ângulo de aceitação do guia. A lente amarela atua como um difusor/filtro de cor embutido.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

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

R: Não. Você deve usar um resistor limitador de corrente em série. Conectar 5V diretamente causaria uma sobrecorrente catastrófica. Para uma fonte de 5V e um alvo de 20mA, usando a V_Fmáx. de 3.2V, R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90Ω (use um resistor padrão de 91Ω ou 100Ω).

P: Por que o binning de cor é tão importante?

R: Os olhos humanos são muito sensíveis a pequenas diferenças no ponto de branco, especialmente quando múltiplos LEDs são vistos lado a lado. Usar LEDs de diferentes bins de cor pode resultar em uma aparência visivelmente irregular ou desigual em uma matriz.

P: O que acontece se eu exceder a vida útil no chão de 168 horas antes da soldagem?

R: A umidade absorvida pode se transformar em vapor durante o rápido aquecimento do refluxo, potencialmente causando delaminação interna ou rachadura do encapsulamento plástico (\"popcorning\"), levando a falha imediata ou latente. O aquecimento (baking) é obrigatório para expulsar esta umidade.

P: Este LED é adequado para aplicações externas ou automotivas?

R: A faixa de temperatura de operação (-40°C a +85°C) cobre muitos ambientes. No entanto, a ficha técnica especifica que é para \"equipamentos eletrônicos comuns.\" Para aplicações com altos requisitos de confiabilidade, estresse ambiental extremo (UV, umidade, ciclagem térmica) ou funções críticas de segurança (automotivo, médico, aviação), consultar o fabricante e testes de qualificação adicionais são essenciais. Este LED de grau comercial padrão pode não ter as certificações de confiabilidade necessárias para tais usos.

10. Exemplo de Projeto e Caso de Uso

Cenário: Indicador de Status em um Módulo Bluetooth Portátil

Um projetista está criando um módulo de áudio Bluetooth compacto. O espaço na placa é extremamente limitado. Eles precisam de um LED pequeno e de baixa potência para indicar os status \"energizado\" e \"emparelhamento\".

• Escolha do Componente:Este LED 0201 é selecionado pela sua pegada mínima (0.6x0.3mm).
• Projeto do Circuito:O módulo funciona com uma bateria de íon-lítio de 3.7V. Um pino GPIO no microcontrolador, capaz de fornecer 20mA, irá acionar o LED. Um resistor em série é calculado: R = (3.7V - 2.9V_típ) / 0.02A = 40Ω. Um resistor de 39Ω é escolhido, resultando em uma corrente de ~20.5mA, que está dentro da especificação.
• Layout da PCB:O padrão de pistas recomendado é usado. Pequenas conexões de alívio térmico são usadas nas pastilhas para auxiliar na soldagem, mas mantendo alguma conexão térmica com um plano de terra para dissipação de calor.
• Montagem:A montagem completa da PCB usa pasta de solda sem chumbo e segue o perfil de refluxo JEDEC. Os LEDs são mantidos em seu saco selado até que a linha de produção esteja pronta, garantindo que a vida útil no chão não seja excedida.
• Resultado:Um indicador de status confiável e brilhante que consome área mínima na placa e potência, atendendo a todos os requisitos de projeto.

11. Introdução ao Princípio Técnico

Um LED é um diodo semicondutor. Quando uma tensão direta é aplicada através de seus terminais (ânodo positivo em relação ao cátodo), elétrons do material semicondutor tipo n se recombinam com lacunas do material tipo p dentro da região ativa. Esta recombinação libera energia na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz é determinado pela banda proibida (bandgap) dos materiais semicondutores utilizados.

Um LED \"branco\", como neste componente, é tipicamente criado usando um chip de LED azul ou ultravioleta revestido com uma camada de fósforo. A luz primária do chip excita o fósforo, que então re-emite luz em um espectro mais amplo, combinando-se para produzir luz branca. A lente amarela modifica ainda mais esta saída para alcançar as coordenadas de cromaticidade especificadas no espectro de luz branca.

12. Tendências e Contexto da Indústria

O encapsulamento 0201 representa a tendência contínua na eletrônica em direção à miniaturização e ao aumento da densidade funcional nas PCBs. À medida que dispositivos de consumo como smartphones, wearables e sensores IoT se tornam menores, a demanda por componentes passivos e ativos ultra-pequenos cresce.

Tendências-chave que influenciam tais componentes incluem:

• Encapsulamento Avançado:Melhorando o desempenho térmico e a confiabilidade em pegadas cada vez menores.
• Maior Eficiência:Fornecendo mais saída luminosa (lúmens) por unidade de potência elétrica de entrada (watts), reduzindo o consumo de energia e a geração de calor.
• Binning Mais Apertado:À medida que aplicações de exibição e iluminação exigem maior uniformidade de cor, as tolerâncias nos bins de cromaticidade e intensidade continuam a apertar.
• Compatibilidade com Automação:Os componentes devem ser projetados para máquinas pick-and-place de alta velocidade e precisão, sendo a embalagem confiável em fita e carretel uma parte crítica da cadeia de suprimentos.

Este componente está inserido neste ecossistema, permitindo projetos compactos enquanto fornece os parâmetros de desempenho necessários para uma ampla gama de aplicações de indicadores e iluminação de baixo nível.