Ficha Técnica LED SMD 3014 Branco - Dimensões 3.0x1.4x0.8mm - Tensão 2.4-3.6V - Potência 0.093W - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para um LED de montagem em superfície (SMD) no formato de encapsulamento 3014, configurado para emissão de visão superior. A cor primária emitida é branca, obtida através da combinação de um chip de material InGaN e um encapsulante resinoso amarelado. O dispositivo é projetado para aplicações gerais de indicação e iluminação onde desempenho confiável e facilidade de montagem são primordiais.

As principais vantagens deste LED incluem seu compacto encapsulamento P-LCC-2, que facilita a montagem em alta densidade em PCB. Ele apresenta um refletor interno e corpo branco para aumentar a saída de luz e a direcionalidade. O dispositivo está em total conformidade com os padrões ambientais e de fabricação modernos, sendo livre de chumbo, compatível com RoHS, compatível com REACH e livre de halogênios. É pré-condicionado de acordo com JEDEC J-STD-020D Nível 3 para sensibilidade à umidade, garantindo confiabilidade nos processos de soldagem por refluxo.

O mercado-alvo abrange uma ampla gama de dispositivos eletrônicos que requerem indicação de status, retroiluminação ou iluminação geral. Seu design o torna adequado tanto para eletrônicos de consumo quanto industriais.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Limites Absolutos Máximos

Os limites operacionais do dispositivo são definidos sob condições ambientes padrão (Ta=25°C). Exceder esses limites pode causar danos permanentes.

• Tensão Reversa (VR):5 V. Esta é a tensão máxima que pode ser aplicada na direção reversa através dos terminais do LED.
• Corrente Direta (IF):30 mA. A máxima corrente contínua DC recomendada para operação confiável.
• Corrente Direta de Pico (IFP):60 mA. Isto é permitido apenas sob condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 a 1 kHz.
• Dissipação de Potência (Pd):93 mW. A potência máxima que o encapsulamento pode dissipar sem exceder o limite de temperatura de junção.
• Temperatura de Junção (Tj):115 °C. A temperatura máxima permitida da junção semicondutora.
• Temperatura de Operação (Topr):-40 °C a +85 °C. A faixa de temperatura ambiente na qual o dispositivo é especificado para operar.
• Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40 °C a +90 °C.
• Descarga Eletrostática (ESD):Suporta 2000 V (Modelo de Corpo Humano), indicando sensibilidade moderada ao manuseio.
• Temperatura de Soldagem:O dispositivo pode suportar soldagem por refluxo com uma temperatura de pico de 260°C por 10 segundos, ou soldagem manual a 350°C por 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Os principais parâmetros de desempenho são medidos em Ta=25°C com uma corrente direta (IF) de 20 mA, que é a condição de teste padrão.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 2240 mcd a um máximo de 3550 mcd, com um valor típico implícito dentro desta faixa. Uma tolerância de ±11% se aplica à intensidade luminosa.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):O ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade de pico é tipicamente 120 graus, indicando um padrão de visão amplo adequado para iluminação difusa.
• Tensão Direta (VF):Varia de 2,40 V a 3,60 V a 20 mA. A tolerância para a tensão direta é especificada como ±0,1V. Este parâmetro é crucial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 10 μA quando uma tensão reversa de 5V é aplicada, indicando boas características de diodo.
• Tolerância das Coordenadas de Cromaticidade:O ponto de cor no gráfico CIE tem uma tolerância de ±0,01, o que é importante para a consistência de cor em aplicações que requerem múltiplos LEDs.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência no brilho e na cor, os LEDs são classificados em bins com base no desempenho medido.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em dois bins principais com base em sua intensidade luminosa medida em IF=20mA:

• Código de Bin BB:Faixa de intensidade luminosa de 2240 mcd a 2800 mcd.
• Código de Bin CA:Faixa de intensidade luminosa de 2800 mcd a 3550 mcd.

A tolerância de ±11% se aplica dentro de cada bin. Este binning permite que os projetistas selecionem LEDs apropriados para o nível de brilho exigido em sua aplicação.

3.2 Binning das Coordenadas de Cromaticidade

A cor da luz branca é definida por suas coordenadas no diagrama de cromaticidade CIE 1931. A ficha técnica fornece uma tabela detalhada de códigos de bin (ex.: SB, J5, J6, K5, K6, L5, L6, M5, M6) com os valores mínimos e máximos correspondentes das coordenadas x e y. Por exemplo, o código de bin J5 cobre coordenadas de (0,2800, 0,2566) a (0,2800, 0,2666). Este binning preciso é essencial para aplicações onde a uniformidade de cor entre múltiplos LEDs é crítica, como em retroiluminação de displays ou iluminação arquitetônica. A tolerância para estas coordenadas é de ±0,01.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui várias curvas características que fornecem uma visão mais profunda do comportamento do LED sob condições variáveis.

4.1 Distribuição Espectral

A curva típica de distribuição espectral mostra a intensidade relativa da luz emitida em diferentes comprimentos de onda. Para um LED branco, isso normalmente mostra um pico amplo na região azul (do chip InGaN) e um pico secundário mais amplo na região amarelo-esverdeada (da conversão por fósforo). O comprimento de onda de pico (λp) é um parâmetro chave. A curva é comparada com a curva padrão de resposta do olho V(λ).

4.2 Padrão de Radiação

O diagrama das características de radiação (intensidade relativa vs. ângulo) representa visualmente o ângulo de visão de 120 graus, mostrando como a intensidade da luz diminui do centro (eixo de 0 graus) para as bordas.

4.3 Corrente Direta vs. Tensão Direta

Esta curva ilustra a relação não linear entre a corrente que flui através do LED e a queda de tensão sobre ele. É essencial para projetar o circuito de acionamento, pois uma pequena mudança na tensão pode levar a uma grande mudança na corrente. A curva normalmente mostra uma subida exponencial.

4.4 Cromaticidade vs. Corrente Direta

Este gráfico mostra como as coordenadas de cor (x, y) podem mudar com variações na corrente de operação. Compreender esta relação é importante para aplicações onde atenuação ou modulação de corrente são usadas, pois pode afetar a consistência da cor.

4.5 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento. Geralmente é linear em uma faixa, mas satura em correntes mais altas. Operar além da região linear é ineficiente e aumenta o calor.

4.6 Corrente Direta Máxima Permitida vs. Temperatura

Esta curva de derating é criticamente importante para a confiabilidade. Ela mostra a corrente direta máxima que o LED pode suportar em função da temperatura ambiente (ou do encapsulamento). À medida que a temperatura aumenta, a corrente máxima permitida diminui para evitar o superaquecimento da junção além de seu limite de 115°C. Este gráfico deve ser consultado para qualquer projeto que opere em ambientes de temperatura elevada.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED vem em um encapsulamento padrão 3014. As dimensões principais (em mm, com uma tolerância típica de ±0,1mm, salvo especificação) incluem:

• Comprimento total: 3,0 mm
• Largura total: 1,4 mm
• Altura total: 0,8 mm
• Dimensões e espaçamento dos pads para o projeto do padrão de solda na PCB.

O desenho dimensionado é essencial para criar a pegada correta na PCB, garantindo soldagem e alinhamento adequados.

5.2 Identificação de Polaridade

O diagrama de visão superior normalmente indica a marca do cátodo, o que é essencial para a orientação correta durante a montagem. Polaridade incorreta impedirá o LED de acender e pode submetê-lo à tensão reversa.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O perfil de temperatura de soldagem por refluxo sem chumbo recomendado é fornecido. As fases principais incluem:

• Pré-aquecimento:Rampa do ambiente para 150-200°C a uma taxa máxima de 3°C/seg, mantida por 60-120 segundos.
• Refluxo:A temperatura acima de 217°C deve ser mantida por 60-150 segundos, com uma temperatura de pico não excedendo 260°C mantida por no máximo 10 segundos.
• Resfriamento:Resfriamento a partir de acima de 255°C a uma taxa máxima de 6°C/seg.

A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes no mesmo dispositivo.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, a temperatura da ponta do ferro deve ser inferior a 350°C, e o tempo de contato por terminal não deve exceder 3 segundos. Recomenda-se um ferro de baixa potência (≤25W), com um intervalo de pelo menos 2 segundos entre a soldagem de cada terminal para permitir o resfriamento.

6.3 Armazenamento e Manuseio

• Os LEDs são embalados em sacos resistentes à umidade. O saco deve ser aberto imediatamente antes do uso.
• O ambiente recomendado após a abertura é <30°C e <60% de Umidade Relativa.
• Se as condições do Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL) forem excedidas, ou se o cartão indicador de umidade mostrar umidade excessiva, os componentes devem ser aquecidos a 60°C ±5°C por 24 horas antes do uso.
• Nenhuma tensão deve ser aplicada ao corpo do LED durante o aquecimento ou após a soldagem, e as placas de circuito não devem ser empenadas.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Bobina e da Fita

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada enrolada em bobinas. As quantidades padrão carregadas por bobina são 250, 500, 1000 ou 2000 peças. Dimensões detalhadas para o bolso da fita transportadora, passo e bobina são fornecidas para garantir compatibilidade com equipamentos automáticos de pick-and-place.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém informações-chave: Número do Produto do Cliente (CPN), Número do Produto (P/N), Quantidade de Embalagem (QTY), Classificação de Intensidade Luminosa (CAT), Classificação de Comprimento de Onda Dominante/Matiz (HUE), Classificação de Tensão Direta (REF) e Número do Lote (LOT No).

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Indicadores de Status:Ideal para interruptores, símbolos e indicadores ópticos em eletrônicos de consumo, eletrodomésticos e painéis de controle industrial.
• Retroiluminação:Adequado para telefones celulares, teclados e placas de publicidade iluminadas devido ao seu perfil fino e amplo ângulo de visão.
• Iluminação Geral:Pode ser usado como substituto para lâmpadas indicadoras tradicionais em aplicações internas e externas.
• Acoplamento de Guia de Luz:O design do encapsulamento é bem adequado para acoplar luz em guias de luz iluminados lateralmente para iluminação de painéis.

8.2 Considerações Críticas de Projeto

• Limitação de Corrente:Um resistor limitador de corrente externo é absolutamente obrigatório. A característica exponencial I-V significa que uma pequena mudança de tensão causa uma grande mudança de corrente, o que pode destruir instantaneamente o LED ("queimar"). O valor do resistor deve ser calculado com base na tensão de alimentação e na tensão direta do LED na corrente de operação desejada.
• Gerenciamento Térmico:Embora a dissipação de potência seja baixa, um layout adequado da PCB para dissipar calor é importante, especialmente ao operar em altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima. Consulte a curva de derating.
• Proteção contra ESD:Embora classificado para 2000V HBM, as precauções padrão de ESD durante o manuseio e montagem devem ser observadas.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado aos LEDs tradicionais de orifício passante, este LED SMD 3014 oferece vantagens significativas:

• Tamanho e Densidade:A pegada compacta de 3,0x1,4mm permite uma densidade de montagem muito maior em PCBs.
• Custo de Montagem:Permite soldagem por refluxo e pick-and-place totalmente automatizados, reduzindo o tempo e o custo de montagem em comparação com a inserção manual.
• Desempenho:Normalmente oferece maior eficácia luminosa e características ópticas mais consistentes devido à fabricação automatizada e ao binning.
• Confiabilidade:A construção de estado sólido e o design de montagem em superfície geralmente levam a maior resistência a choques e vibrações.

Dentro da família de LEDs SMD, o encapsulamento 3014 oferece um equilíbrio entre saída de luz, tamanho e custo, posicionando-o entre encapsulamentos menores como 0402/0603 (saída mais baixa) e encapsulamentos maiores como 2835/5050 (saída mais alta).

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: De que valor de resistor preciso para uma alimentação de 5V?

A: Usando a Lei de Ohm: R = (V_alimentação - Vf) / If. Assumindo um Vf típico de 3,0V e If desejada de 20mA: R = (5V - 3,0V) / 0,020A = 100 Ohms. Sempre use o Vf máximo da ficha técnica (3,6V) para um projeto conservador, garantindo que a corrente não exceda os limites: R_min = (5V - 3,6V) / 0,030A ≈ 47 Ohms. Um valor entre 68-100 Ohms é comum.

P: Posso acionar este LED com uma alimentação de 3,3V?

A: Sim, mas com cuidado. A faixa de tensão direta (2,4V-3,6V) significa que alguns LEDs podem não acender a 3,3V se seu Vf for maior. Mesmo que acendam, a corrente será mal regulada sem um circuito de acionamento. Um driver de corrente constante ou um resistor de valor muito baixo é recomendado para operação a 3,3V.

P: Como interpreto os códigos de bin de intensidade luminosa BB e CA?

A: O Bin BB contém LEDs com menor brilho (2240-2800 mcd), e o Bin CA contém LEDs mais brilhantes (2800-3550 mcd). Para uma aparência uniforme em uma matriz, especifique e use LEDs do mesmo código de bin.

P: A ficha técnica menciona "Resina levemente esverdeada com pontos coloridos." Isso afeta a cor da luz?

A: O tom amarelado/esverdeado da resina é parte do sistema de conversão de cor. O chip InGaN emite luz azul, que excita os fósforos dentro da resina para produzir luz amarela. A combinação resulta em luz branca. A cor da resina em si não é a cor da luz emitida.

11. Exemplos Práticos de Projeto e Uso

Exemplo 1: Painel de Indicador de Status com Múltiplos LEDs

Um painel de controle requer 10 indicadores brancos uniformes. Para garantir consistência, o projetista deve:

1. Especificar todos os LEDs do mesmo bin de intensidade luminosa (ex.: CA) e do mesmo bin de cromaticidade (ex.: K5).

2. Usar resistores limitadores de corrente idênticos para cada LED, calculados usando o Vf máximo.

3. Dispor a PCB para fornecer comprimentos de trilha iguais e alívio térmico para cada pad do LED, minimizando variações.

Exemplo 2: Retroiluminação de um Pequeno Display

Quatro LEDs são colocados ao longo da borda de um guia de luz para iluminar um LCD. Passos-chave:

1. Escolher a colocação do LED e o ângulo de visão (120° é adequado) para garantir acoplamento uniforme no guia.

2. Considerar o uso de um CI driver de LED de corrente constante em vez de resistores individuais para garantir brilho idêntico e permitir atenuação via PWM.

3. Verificar se a temperatura de operação dentro do invólucro do dispositivo não requer derating da corrente direta usando a curva "Corrente Direta Máxima Permitida vs. Temperatura".

12. Princípio de Operação

Este é um diodo emissor de luz de estado sólido. Quando uma tensão direta que excede sua tensão direta característica (Vf) é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam dentro do material semicondutor InGaN, liberando energia na forma de fótons (luz). A emissão primária do chip está no espectro azul. Esta luz azul então atinge partículas de fósforo embutidas na resina de encapsulamento. Os fósforos absorvem a luz azul e re-emitem luz em um espectro mais amplo, predominantemente na região amarela. O olho humano percebe a mistura da luz azul direta e da luz amarela convertida por fósforo como branca. O refletor interno e o encapsulamento branco ajudam a direcionar mais dessa luz emitida para fora do topo do dispositivo, aumentando a intensidade luminosa total.

13. Tendências Tecnológicas

A evolução dos LEDs SMD como o 3014 segue várias tendências claras da indústria:

Aumento da Eficiência:Melhorias contínuas na epitaxia de semicondutores e na tecnologia de fósforos continuam a aumentar a eficácia luminosa (lúmens por watt), permitindo luz mais brilhante ou menor consumo de energia do mesmo tamanho de encapsulamento.

Qualidade da Cor:Avanços em misturas de múltiplos fósforos e designs de chips estão melhorando o Índice de Reprodução de Cor (IRC) e permitindo um ajuste mais preciso da temperatura de cor branca (CCT).

Miniaturização e Integração:Embora o 3014 permaneça popular, há uma tendência para encapsulamentos ainda menores com saída comparável, bem como módulos de LED integrados que combinam o LED, o driver e o circuito de controle em um único pacote.

Iluminação Inteligente:O mercado mais amplo está se movendo em direção a LEDs que são endereçáveis e ajustáveis (CCT e atenuação), embora isso normalmente exija encapsulamentos mais complexos do que o LED indicador básico descrito aqui.

Confiabilidade e Padronização:A adesão e o desenvolvimento contínuos de padrões para teste, binning e confiabilidade (como LM-80 para manutenção de lúmens) fornecem aos projetistas dados de desempenho de longo prazo mais previsíveis.