Ficha Técnica LED SMD 1206 Vermelho 639nm - Pacote 3.2x1.6x1.1mm - Tensão Direta 1.6-2.4V - Intensidade Luminosa 18-180mcd - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED de alto desempenho, de montagem superficial em AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), que emite luz vermelha. O dispositivo foi projetado para aplicações que exigem alto brilho e confiabilidade em um formato compacto e padrão do setor, o pacote 1206. Suas principais vantagens incluem compatibilidade com equipamentos automáticos de pick-and-place e processos de soldagem por reflow infravermelho (IR), tornando-o adequado para fabricação em grande volume.

O LED utiliza um chip semicondutor de AlInGaP, conhecido por sua alta eficiência e estabilidade na produção de comprimentos de onda vermelhos, laranjas e amarelos. O material da lente "Water Clear" (transparente) proporciona um amplo ângulo de visão e ajuda a atingir a intensidade luminosa especificada. O produto está em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

2. Análise Aprofundada 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):62,5 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o pacote do LED pode dissipar como calor sem exceder seus limites térmicos.
• Corrente Direta de Pico (I_F(pico)):60 mA. Esta é a corrente direta instantânea máxima permitida, tipicamente especificada sob condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms) para evitar superaquecimento.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para operação confiável de longo prazo.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Faixa de Temperatura de Operação (T_opr):-30°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente dentro da qual o LED funcionará de acordo com suas especificações.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +85°C.
• Condição de Soldagem por Infravermelho:260°C por 10 segundos. O perfil térmico máximo que o pacote pode suportar durante a soldagem por reflow.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos na condição de teste padrão de Ta=25°C e I_F=20mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (I_V):18,0 - 180,0 mcd (milicandela). A quantidade de luz visível emitida, medida no eixo. A ampla faixa indica que um sistema de binning é utilizado (ver Seção 3).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico (no eixo). Um amplo ângulo de 130° indica um padrão de emissão difuso, não focado, adequado para iluminação de área.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):639 nm (típico). O comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):631 nm (típico em I_F=20mA). Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que melhor representa a cor do LED, derivado do diagrama de cromaticidade CIE.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm (típico). A largura de banda do espectro emitido medida na metade da intensidade de pico. Um valor de 20nm é característico dos LEDs vermelhos de AlInGaP.
• Tensão Direta (V_F):1,60 - 2,40 V em I_F=20mA. A queda de tensão através do LED durante a operação. A variação se deve às tolerâncias do processo semicondutor.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (máx.) em V_R=5V. A pequena corrente de fuga quando o LED está em polarização reversa.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência nas aplicações, os LEDs são classificados ("binned") com base em parâmetros-chave. Este dispositivo é classificado principalmente pela Intensidade Luminosa.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A intensidade luminosa é categorizada em vários bins, cada um com um valor mínimo e máximo. A tolerância em cada bin é de +/-15%.

• Bin M:18,0 - 28,0 mcd
• Bin N:28,0 - 45,0 mcd
• Bin P:45,0 - 71,0 mcd
• Bin Q:71,0 - 112,0 mcd
• Bin R:112,0 - 180,0 mcd

Os projetistas devem selecionar o bin apropriado com base em seus requisitos de brilho. O uso de um resistor limitador de corrente em série com cada LED (conforme mostrado na seção de método de acionamento) é crucial ao conectar vários LEDs em paralelo para garantir brilho uniforme, pois as variações de V_Fpodem causar desequilíbrio de corrente.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica (ex.: Fig.1, Fig.5), o comportamento típico pode ser descrito com base na tecnologia.

4.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

O LED de AlInGaP exibe uma característica I-V típica de diodo. A tensão direta (V_F) tem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que diminui ligeiramente à medida que a temperatura da junção aumenta. A faixa especificada de V_Fde 1,6V a 2,4V a 20mA deve ser considerada no projeto da fonte de alimentação.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A intensidade luminosa é aproximadamente proporcional à corrente direta na faixa de operação normal (até a corrente direta contínua nominal de 25mA). Operar acima desta corrente leva ao aumento da geração de calor, queda de eficiência e aceleração da depreciação do lúmen.

4.3 Dependência da Temperatura

A saída luminosa dos LEDs de AlInGaP diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta característica é crucial para projetos onde o LED pode operar em temperaturas ambientes elevadas ou onde o gerenciamento térmico é desafiador. A faixa de temperatura de operação de -30°C a +85°C define os limites para manter o desempenho especificado.

4.4 Distribuição Espectral

O espectro de emissão está centrado em torno de um comprimento de onda de pico de 639nm (típico) com uma largura a meia altura de 20nm. O comprimento de onda dominante (631nm) define a cor vermelha percebida. Este espectro é estável na faixa de corrente e temperatura de operação, o que é importante para aplicações críticas em termos de cor.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O LED é acondicionado em um pacote de montagem superficial padrão do setor 1206. As dimensões principais (em milímetros) incluem um comprimento do corpo de aproximadamente 3,2mm, uma largura de 1,6mm e uma altura de 1,1mm. Todas as tolerâncias dimensionais são tipicamente ±0,10mm, salvo especificação em contrário. O pacote possui dois terminais ânodo/cátodo para soldagem.

5.2 Identificação da Polaridade

O cátodo é tipicamente marcado, muitas vezes por uma tonalidade verde no lado correspondente do pacote ou por um entalhe no corpo de plástico. A orientação correta da polaridade é essencial durante o layout da PCB e a montagem.

5.3 Layout Sugerido para as Ilhas de Solda

É fornecido um padrão de ilha de solda recomendado (projeto da ilha de solda) para garantir a formação adequada da junta de solda, estabilidade mecânica e dissipação de calor durante o reflow. Seguir este layout ajuda a prevenir o efeito "tombstoning" (componente em pé em uma extremidade) e garante uma conexão elétrica confiável.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Reflow

O LED é compatível com processos de soldagem por reflow infravermelho (IR). Um perfil sugerido é fornecido, em conformidade com os padrões JEDEC para montagem sem chumbo. Os parâmetros-chave incluem:

• Pré-aquecimento:150-200°C por no máximo 120 segundos para aquecer gradualmente a placa e os componentes, ativando o fluxo e minimizando o choque térmico.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus:O dispositivo deve ser exposto à temperatura de pico por no máximo 10 segundos. O reflow deve ser realizado no máximo duas vezes.

O perfil deve ser caracterizado para o projeto específico da PCB, componentes, pasta de solda e forno utilizados.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, use um ferro de soldar com controle de temperatura ajustado para no máximo 300°C. O tempo de soldagem por terminal não deve exceder 3 segundos, e isso deve ser feito apenas uma vez para evitar danos térmicos ao pacote de plástico e ao chip semicondutor.

6.3 Limpeza

Se a limpeza for necessária após a soldagem, use apenas solventes especificados. Imersão do LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto é aceitável. Não use líquidos químicos não especificados, pois podem danificar a lente de epóxi ou o pacote.

6.4 Armazenamento e Manuseio

• Sensibilidade a ESD (Descarga Eletrostática):Os LEDs são sensíveis à ESD. Precauções adequadas contra ESD devem ser tomadas durante o manuseio, incluindo o uso de pulseiras aterradas, tapetes antiestáticos e equipamentos aterrados.
• Sensibilidade à Umidade:O pacote é sensível à umidade. Quando armazenado em sua bolsa selada à prova de umidade original com dessecante, tem uma vida útil de um ano a ≤30°C e ≤90% UR. Uma vez aberta a bolsa, os componentes devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% UR e, idealmente, passar por reflow dentro de uma semana. Para armazenamento mais longo fora da bolsa original, use um recipiente selado com dessecante. Componentes armazenados abertos por mais de uma semana devem ser "cozidos" (baked) a aproximadamente 60°C por pelo menos 20 horas antes da soldagem para remover a umidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" (popcorning) durante o reflow.

7. Embalagem e Pedido

Os LEDs são fornecidos em embalagens padrão do setor para montagem automatizada.

• Fita e Carretel:Os componentes são embalados em fita transportadora embutida de 8mm de largura em carretéis de 7 polegadas (178mm) de diâmetro.
• Quantidade por Carretel:4000 peças.
• Quantidade Mínima de Pedido (MOQ):500 peças para quantidades remanescentes.
• Padrão de Embalagem:Conforme as especificações ANSI/EIA-481. Os compartimentos vazios na fita são selados com uma fita de cobertura superior.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

LEDs são dispositivos acionados por corrente. O método de acionamento mais confiável é usar um resistor limitador de corrente em série para cada LED, especialmente ao conectar vários LEDs em paralelo. Isso compensa a variação natural na tensão direta (V_F) de um LED para outro, garantindo corrente uniforme e, portanto, brilho uniforme em todos os dispositivos da matriz. Acionar LEDs com uma fonte de corrente constante fornece a saída óptica mais estável.

8.2 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja relativamente baixa (62,5mW máx.), um projeto térmico adequado prolonga a vida útil do LED e mantém o brilho. Certifique-se de que a PCB tenha área de cobre adequada conectada às ilhas de solda do LED para atuar como dissipador de calor, especialmente ao operar na ou perto da corrente contínua máxima. Evite operar em temperaturas ambientes no limite superior da faixa por períodos prolongados.

8.3 Âmbito de Aplicação

Este LED é adequado para equipamentos eletrônicos em geral que requerem indicadores de status, iluminação de fundo ou iluminação decorativa. Isso inclui aplicações em eletrônicos de consumo, equipamentos de escritório, dispositivos de comunicação e eletrodomésticos. Ele não foi projetado ou qualificado especificamente para aplicações onde uma falha possa colocar em risco a vida ou a segurança (ex.: aviação, suporte de vida médico, controle de tráfego crítico). Para tais aplicações, é necessária consulta ao fabricante para componentes especialmente qualificados.

9. Comparação e Diferenciação Tecnológica

Este LED utiliza tecnologia AlInGaP, que oferece vantagens distintas para emissão vermelha/laranja/amarela em comparação com outras tecnologias, como AllnGaP em substrato absorvente ou LEDs mais antigos de GaAsP.

• Alta Eficiência & Brilho:O AlInGaP proporciona maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt elétrico) do que as tecnologias tradicionais, permitindo o alto brilho (até 180mcd) em um pacote pequeno.
• Estabilidade da Cor:O ponto de cor (comprimento de onda dominante) dos LEDs de AlInGaP é mais estável nas faixas de corrente e temperatura de operação e ao longo da vida útil do dispositivo em comparação com algumas alternativas.
• Amplo Ângulo de Visão:O ângulo de visão de 130° com uma lente water-clear oferece iluminação ampla e uniforme em comparação com lentes focadas ou de ângulo estreito.
• Compatibilidade com Montagem Superficial:O pacote 1206 e a compatibilidade com reflow IR representam uma solução moderna e fabricável em comparação com LEDs de orifício passante (through-hole).

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

10.1 Qual valor de resistor devo usar?

O valor do resistor em série (R_s) é calculado usando a Lei de Ohm: R_s= (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da ficha técnica (2,4V) para garantir que a corrente não exceda a I_Fdesejada (ex.: 20mA) sob as piores condições. Para uma fonte de 5V: R_s= (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ohms. Um resistor padrão de 130Ω ou 150Ω seria apropriado.

10.2 Posso acioná-lo com um sinal PWM?

Sim, a Modulação por Largura de Pulso (PWM) é um excelente método para dimerizar LEDs. Ela mantém as características de cor do LED melhor do que a dimerização analógica (por corrente). Certifique-se de que a frequência PWM seja alta o suficiente para evitar cintilação visível (tipicamente >100Hz) e que a corrente de pico em cada pulso não exceda o valor máximo absoluto de 60mA.

10.3 Por que há uma faixa tão ampla na intensidade luminosa?

A faixa (18-180mcd) representa a dispersão total em todos os bins de produção. LEDs individuais são classificados em bins específicos (M, N, P, Q, R) com faixas muito mais estreitas. Você deve especificar o bin desejado ao fazer o pedido para garantir o nível de brilho para sua aplicação.

10.4 Quanto tempo o LED vai durar?

A vida útil do LED (frequentemente definida como o ponto onde a saída de luz se degrada para 70% do valor inicial, L70) não é explicitamente declarada nesta ficha técnica. A vida útil depende fortemente das condições de operação, principalmente da temperatura da junção e da corrente de acionamento. Operar bem abaixo dos valores máximos (ex.: a 15-20mA e com bom gerenciamento térmico) prolongará significativamente a vida operacional, potencialmente para dezenas de milhares de horas.

11. Exemplos Práticos de Projeto e Uso

11.1 Painel de Indicadores de Status

Em um painel de indicadores de múltiplos status para equipamentos industriais, vários desses LEDs (ex.: Bin P ou Q para brilho médio-alto) podem ser dispostos em uma linha. Cada um é acionado por um pino GPIO de um microcontrolador através de um resistor em série (ex.: 150Ω para um sistema de 3,3V ou 5V). O amplo ângulo de visão garante que o status seja visível de várias posições do operador. A compatibilidade com reflow permite que toda a placa, incluindo LEDs e microcontrolador, seja soldada em uma única passagem.

11.2 Iluminação de Fundo para Teclas de Membrana

Um único LED do Bin R (maior brilho) pode ser colocado adjacente a um ícone translúcido de tecla de membrana para fornecer iluminação de fundo. A luz difusa e de amplo ângulo da lente water-clear ajuda a iluminar uniformemente o ícone. O baixo perfil (1,1mm de altura) permite que ele se encaixe em designs de dispositivos finos.

12. Introdução ao Princípio Técnico

A emissão de luz neste LED é baseada na eletroluminescência em uma junção p-n semicondutora feita de AlInGaP. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa (a junção). Quando elétrons e lacunas se recombinam, eles liberam energia na forma de fótons (luz). A composição específica de Alumínio, Índio, Gálio e Fosfeto na rede cristalina determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, vermelho em aproximadamente 639nm. A lente de epóxi "Water Clear" encapsula o chip, fornecendo proteção mecânica, moldando o padrão de saída de luz e melhorando a extração de luz do material semicondutor.

13. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos

A tendência geral em LEDs indicadores SMD como este é em direção a uma eficiência ainda maior (mais lúmens por watt), o que permite o mesmo brilho com correntes de acionamento mais baixas, reduzindo o consumo de energia e a geração de calor. Há também uma busca contínua pela miniaturização, mantendo ou melhorando o desempenho óptico. Além disso, melhorias nos materiais do pacote e nos processos de fabricação aumentam a confiabilidade e a compatibilidade com perfis de soldagem cada vez mais exigentes, necessários para a montagem sem chumbo. A consistência de cor e tolerâncias de binning mais apertadas também são áreas de desenvolvimento contínuo para atender às necessidades de aplicações que requerem correspondência precisa de cores.