Ficha Técnica da Série 67-21 de LED SMD com Refletor - Pacote P-LCC-2 - 3.5V Máx. - 110mW - Verde/Amarelo/Azul/Laranja - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série 67-21 representa uma família de diodos emissores de luz (LEDs) de montagem em superfície (SMD) que apresentam um refletor integrado dentro de um pacote P-LCC-2. Este projeto é concebido para fornecer um ângulo de visão amplo e uma saída de luz otimizada, tornando-o particularmente adequado para aplicações que requerem acoplamento eficiente de luz em guias de luz. A série está disponível em várias cores, incluindo laranja suave, verde, azul e amarelo, com corpo de embalagem branco e janela transparente incolor. Sua baixa exigência de corrente direta a torna uma escolha ideal para aplicações sensíveis à energia, como dispositivos eletrónicos portáteis.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens desta série de LED derivam do seu design de embalagem. O inter-refletor integrado melhora significativamente a extração e a direcionalidade da luz, resultando num padrão de emissão consistente e amplo. Esta característica é crucial para a retroiluminação de símbolos, interruptores e painéis LCD onde é necessária uma iluminação uniforme. O dispositivo é totalmente compatível com equipamentos automáticos padrão de pick-and-place e é fornecido em fita de 8mm e carretel para montagem em grande volume. A sua compatibilidade com vários processos de soldagem, incluindo reflow por vapor-fase, reflow por infravermelhos e soldagem por onda, oferece flexibilidade na fabricação. O produto também está em conformidade com a RoHS e é livre de chumbo. Os mercados-alvo incluem interiores automotivos (painel de instrumentos e retroiluminação de interruptores), equipamentos de telecomunicações (indicadores e retroiluminação em telefones/fax) e eletrónicos de consumo em geral que requerem soluções de luz indicadora ou retroiluminação confiáveis.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

O desempenho elétrico e óptico do LED é definido sob condições de teste específicas, tipicamente a uma corrente direta (I_F) de 20mA e a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C. Compreender estes parâmetros é essencial para um projeto de circuito adequado e para garantir a fiabilidade a longo prazo.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de tensão além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não são para operação contínua. Os limites principais incluem uma tensão reversa máxima (V_R) de 5V, uma corrente direta contínua (I_F) de 30mA e uma corrente direta de pico (I_FP) de 100mA sob condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10 a 1kHz). A dissipação de potência máxima (P_d) é de 110mW. O dispositivo pode operar dentro de uma faixa de temperatura de -40°C a +85°C e pode ser armazenado entre -40°C e +90°C. Os perfis de temperatura de soldagem também são especificados para evitar danos na embalagem durante a montagem.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Os parâmetros de desempenho típicos fornecem os valores esperados sob condições normais de operação. Para a variante específica implícita no documento (provavelmente um LED verde com base nos dados de comprimento de onda), a intensidade luminosa (I_v) varia de um mínimo de 900 mcd a um máximo de 1800 mcd. O ângulo de visão (2θ_1/2), definido como o ângulo onde a intensidade cai para metade do seu valor de pico, é tipicamente de 120 graus, confirmando a alegação de ângulo amplo. O comprimento de onda dominante (λ_d) para este exemplo situa-se entre 520nm e 535nm, colocando-o no espectro verde. A tensão direta (V_F) varia de 2,7V a 3,5V a 20mA. Um resistor limitador de corrente é obrigatório no circuito de aplicação para evitar exceder a corrente direta máxima, uma vez que os LEDs exibem uma relação IV não linear, onde um pequeno aumento de tensão pode causar um grande surto de corrente, potencialmente destrutivo.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho com base em parâmetros-chave. Isto permite que os projetistas selecionem componentes que atendam às necessidades específicas da sua aplicação.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A saída luminosa é categorizada em três códigos de bin: V2 (900-1120 mcd), W1 (1120-1420 mcd) e W2 (1420-1800 mcd). A tolerância para intensidade luminosa é de ±11%. Os projetistas devem considerar esta variação ao projetar para requisitos mínimos de brilho.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A cor (comprimento de onda dominante) é classificada em três códigos: X (520-525 nm), Y (525-530 nm) e Z (530-535 nm), com uma tolerância apertada de ±1nm. Isto garante consistência de cor dentro de um lote, o que é crítico para aplicações onde múltiplos LEDs são usados lado a lado.

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em quatro bins: 10 (2,70-2,90V), 11 (2,90-3,10V), 12 (3,10-3,30V) e 13 (3,30-3,50V), com uma tolerância de ±0,1V. O conhecimento do bin V_Fé importante para calcular o valor preciso do resistor limitador de corrente para alcançar a corrente de acionamento desejada, especialmente quando operado a partir de uma fonte de alimentação de baixa tensão ou rigidamente regulada.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo utiliza um pacote P-LCC-2 (Portador de Chip com Terminais Plásticos). Desenhos detalhados das dimensões da embalagem são fornecidos na ficha técnica, especificando comprimento, largura, altura, espaçamento dos terminais e geometria dos pads. Estas dimensões são críticas para o design da pegada na PCB. A embalagem apresenta um corpo branco que auxilia na reflexão da luz e uma lente de epóxi transparente incolor. A polaridade é indicada pela estrutura física da embalagem, tipicamente com um entalhe ou um cátodo marcado. O padrão de pad na PCB recomendado garante uma soldagem adequada e estabilidade mecânica.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio e soldagem adequados são vitais para manter a integridade e o desempenho do dispositivo.

5.1 Perfil de Soldagem por Reflow

Para soldagem sem chumbo, deve ser seguido um perfil de temperatura específico. A fase de pré-aquecimento deve subir de 150°C para 200°C ao longo de 60-120 segundos. O tempo acima da temperatura de liquidus (217°C) deve ser mantido por 60-150 segundos, com uma temperatura de pico não excedendo 260°C por mais de 10 segundos. A taxa máxima de aquecimento deve ser de 3°C/seg, e a taxa de arrefecimento não deve exceder 6°C/seg. A soldagem por reflow não deve ser realizada mais de duas vezes no mesmo dispositivo.

5.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, deve-se ter extremo cuidado. A temperatura da ponta do ferro de soldar deve estar abaixo de 350°C, e o tempo de contacto com cada terminal não deve exceder 3 segundos. Recomenda-se um ferro de baixa potência (≤25W). Deve ser permitido um intervalo mínimo de 2 segundos entre a soldagem de cada terminal para evitar choque térmico.

5.3 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os componentes são embalados em sacos resistentes à humidade com um dessecante e um cartão indicador de humidade. O saco só deve ser aberto imediatamente antes do uso num ambiente controlado a menos de 30°C e 60% de humidade relativa. Uma vez aberto, os componentes devem ser usados dentro do prazo de vida útil especificado (não explicitamente declarado no excerto, mas tipicamente definido pelo Nível de Sensibilidade à Humidade, MSL). Se o cartão indicador mostrar humidade excessiva, os componentes devem ser aquecidos a 60°C ±5°C durante 24 horas antes do uso.

6. Embalagem e Informações de Pedido

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada de 8mm de largura, carregada em carretéis padrão. Um carretel típico contém 2000 peças, embora quantidades mínimas de pedido de 250, 500 ou 1000 peças possam estar disponíveis. As dimensões do carretel e da fita são especificadas com precisão para garantir compatibilidade com equipamentos de montagem automatizada. O rótulo da embalagem inclui informações críticas, como o número do produto, quantidade e os códigos de bin específicos para intensidade luminosa (CAT), comprimento de onda dominante (HUE) e tensão direta (REF), juntamente com o número do lote para rastreabilidade.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Interiores Automotivos:Retroiluminação para instrumentos do painel, botões de controle e interruptores. O ângulo de visão amplo garante visibilidade a partir de diferentes posições do condutor.
• Eletrónicos de Telecomunicações/Consumo:Indicadores de estado e retroiluminação de teclado em telefones, máquinas de fax e controlos remotos. O baixo consumo de corrente é benéfico para a vida útil da bateria.
• Luzes Indicadoras Gerais:Indicadores de estado de energia, seleção de modo e alerta em vários dispositivos eletrónicos.
• Aplicações com Guia de Luz:A saída de luz otimizada e o ângulo amplo tornam esta série ideal para acoplamento em guias de luz de acrílico ou policarbonato, que então guiam a luz para um local desejado num painel, permitindo um design mecânico flexível.

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Use sempre um resistor em série para definir a corrente direta. Calcule o valor do resistor usando R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da ficha técnica (ou do bin específico) para garantir que a corrente nunca exceda a especificação máxima sob as piores condições.
• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garanta uma área de cobre na PCB ou vias térmicas adequadas se operar em altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima para manter a temperatura da junção dentro dos limites.
• Proteção contra ESD:O dispositivo tem uma classificação de resistência a ESD de 1000V (HBM). Implemente precauções padrão contra ESD durante o manuseio e montagem. Para aplicações sensíveis, considere adicionar supressão de tensão transitória nas linhas conectadas ao LED.
• Design Óptico:Para aplicações com guia de luz, a distância e o alinhamento entre o LED e a entrada do guia são críticos. O ângulo de visão amplo ajuda, mas pode exigir uma cúpula refletora ou um design de guia personalizado para maximizar a eficiência de acoplamento.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O diferencial-chave da série 67-21 é o refletor integrado dentro do pacote P-LCC-2. Comparado com LEDs SMD padrão sem esta funcionalidade, oferece eficiência de saída de luz superior e um padrão de feixe mais controlado e amplo. Isto elimina a necessidade de um refletor externo em muitos projetos, economizando espaço e custo. A combinação de um ângulo de visão amplo de 120 graus e disponibilidade em várias cores dentro da mesma pegada de embalagem proporciona flexibilidade de design. A sua compatibilidade com todos os principais processos de soldagem também o torna um componente versátil de substituição direta para várias linhas de produção.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

9.1 Por que um resistor limitador de corrente é absolutamente necessário?

Os LEDs são diodos com uma relação corrente-tensão (I-V) exponencial. Um pequeno aumento na tensão além da tensão direta nominal causa um aumento muito grande na corrente. Sem um resistor para limitar esta corrente, o LED rapidamente consumirá corrente excessiva, levando a sobreaquecimento e falha catastrófica, mesmo que a tensão da fonte de alimentação pareça apenas ligeiramente alta. O resistor fornece uma queda de tensão linear e previsível para estabilizar a corrente.

9.2 Posso alimentar este LED diretamente com uma fonte de tensão?

Não. Alimentar um LED diretamente com uma fonte de tensão é fortemente desencorajado e provavelmente destruirá o dispositivo. Deve ser acionado com uma fonte de corrente ou, mais comumente, uma fonte de tensão em série com um resistor limitador de corrente, conforme descrito acima.

9.3 O que significa o "binning" de parâmetros para o meu projeto?

Binning significa que os LEDs são testados e classificados em grupos com base no desempenho. Se o seu projeto requer brilho ou cor muito consistentes em várias unidades, deve especificar os códigos de bin necessários (por exemplo, W2 para maior brilho, Y para um tom verde específico) ao fazer o pedido. Se o seu projeto pode tolerar mais variação, pode aceitar uma mistura mais ampla de bins, o que pode ser mais económico.

9.4 Quantas vezes posso soldar este componente por reflow?

A ficha técnica especifica que a soldagem por reflow não deve ser realizada mais de duas vezes. Cada ciclo de reflow submete o componente a tensão térmica, o que pode potencialmente degradar as ligações internas dos fios ou o encapsulante de epóxi. Para retrabalho, são fornecidas diretrizes específicas usando um ferro de soldar de dupla cabeça para minimizar o aquecimento localizado.

10. Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetando um painel de interruptores de membrana com retroiluminação.Um projetista está a criar um painel de controle com 12 botões iluminados. Cada botão usa um guia de luz para canalizar a luz de um LED SMD montado na PCB principal para a tampa do botão. A série 67-21 é selecionada pelo seu ângulo de visão amplo, que garante um acoplamento eficiente na entrada do guia de luz, e pelo seu baixo consumo de corrente, uma vez que o painel é alimentado por um barramento de 5V com orçamento de corrente limitado. O projetista calcula o valor do resistor limitador de corrente usando o V_Fmáximo de 3,5V para garantir operação segura em todas as unidades: R = (5V - 3,5V) / 0,02A = 75 Ohms. Um resistor padrão de 75Ω ou 82Ω é escolhido. O layout da PCB coloca os LEDs precisamente sob as aberturas do guia de luz, e a montagem segue o perfil de reflow especificado. Ao especificar um bin de comprimento de onda apertado (por exemplo, Y: 525-530nm), o projetista garante que todos os botões tenham uma cor verde consistente.

11. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Os diodos emissores de luz são dispositivos semicondutores que emitem luz através da eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, os eletrões do material tipo n recombinam-se com as lacunas do material tipo p na região ativa. Este processo de recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida dos materiais semicondutores usados (por exemplo, InGaN para verde/azul). O refletor integrado na série 67-21 é uma cavidade moldada em torno do chip semicondutor. Ele reflete a luz que de outra forma seria emitida lateralmente ou absorvida pela embalagem de volta para a direção de visão superior, aumentando assim a saída de luz útil e moldando o padrão de radiação num feixe mais amplo e uniforme.

12. Tendências Tecnológicas

A tendência geral nos LEDs indicadores SMD continua em direção a maior eficiência (mais saída de luz por unidade de energia elétrica), melhor consistência de cor através de binning avançado e controle de fabricação, e fiabilidade aprimorada. As tecnologias de embalagem estão a evoluir para permitir ângulos de visão ainda mais amplos e melhor gestão térmica em pegadas menores. Há também uma ênfase crescente na compatibilidade com processos de soldagem sem chumbo e de alta temperatura para atender às regulamentações ambientais globais e às demandas de aplicações de grau automotivo. A integração de características ópticas, como o refletor nesta série, diretamente no pacote do LED é uma tendência-chave que simplifica o design do produto final e melhora o desempenho óptico.