Ficha Técnica de LED Azul SMD - Altura 0.8mm - Máx. 3.8V - Potência 76mW - Lente Transparente - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um componente LED azul de montagem em superfície (SMD) ultra-fino. O dispositivo foi concebido para montagens eletrónicas modernas e compactas que requerem uma fonte de luz de baixo perfil. A sua aplicação principal é em retroiluminação, indicadores de estado e iluminação decorativa dentro de eletrónica de consumo, equipamento de escritório e dispositivos de comunicação.

As principais vantagens deste componente incluem o seu perfil excecionalmente fino de 0.80mm, o que permite a integração em projetos com restrições de espaço. Utiliza um chip de dados InGaN (Nitreto de Gálio e Índio), conhecido por produzir luz azul de alta luminosidade. O produto está em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), classificando-o como um produto ecológico. É embalado em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, tornando-o totalmente compatível com equipamentos automáticos de montagem pick-and-place de alta velocidade utilizados na fabricação em volume.

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os limites operacionais do dispositivo são definidos a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder estes valores pode causar danos permanentes.

• Dissipação de Potência (Pd):76 mW. Esta é a quantidade máxima de energia que o encapsulamento do LED pode dissipar como calor sem degradar o desempenho ou a fiabilidade.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA. Esta é a corrente instantânea máxima permitida em condições de pulso, especificada com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0.1ms. É significativamente superior à classificação de corrente contínua.
• Corrente Direta Contínua (I_F):20 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para operação normal, garantindo fiabilidade a longo prazo e saída de luz estável.
• Gama de Temperatura de Operação:-20°C a +80°C. O dispositivo é garantido para funcionar dentro desta gama de temperatura ambiente.
• Gama de Temperatura de Armazenamento:-30°C a +100°C. O dispositivo pode ser armazenado sem energia aplicada dentro desta gama de temperatura mais ampla.
• Condição de Soldagem por Infravermelhos:260°C durante 10 segundos. Isto define a temperatura de pico e a tolerância de tempo para processos de soldagem por reflow sem chumbo (Pb-free).

2.2 Características Elétricas e Óticas

Estes parâmetros são medidos a Ta=25°C e definem o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (I_V):28.0 - 180.0 mcd (milicandela) a I_F=20mA. Esta ampla gama indica que o dispositivo está disponível em diferentes bins de luminosidade (ver Secção 3). A medição é realizada com um sensor/filtro que aproxima a curva de resposta fotópica do olho CIE.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor no eixo central (0°). Um ângulo de visão amplo é típico para uma lente transparente sem uma cúpula difusora.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):468 nm. Este é o comprimento de onda no qual a saída de potência espectral é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):465.0 - 475.0 nm a I_F=20mA. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor da luz, derivado do diagrama de cromaticidade CIE.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):25 nm. Isto indica a pureza espectral; um valor menor significa uma luz mais monocromática. 25nm é típico para um LED azul InGaN.
• Tensão Direta (V_F):2.8 - 3.8 V a I_F=20mA. A queda de tensão através do LED durante a operação. Esta gama corresponde a diferentes bins de tensão direta.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (máx.) a V_R=5V. A pequena corrente de fuga quando uma polarização reversa é aplicada.Importante:O dispositivo não foi concebido para operação reversa; esta condição de teste é apenas para caracterização.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência nas séries de produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave. Isto permite aos designers selecionar componentes que atendam a requisitos específicos de aplicação para cor e desempenho elétrico.

3.1 Binning de Tensão Direta

Unidades: Volts (V) @ 20mA. Tolerância em cada bin é de ±0.1V.
Bin D7: 2.80 - 3.00V
Bin D8: 3.00 - 3.20V
Bin D9: 3.20 - 3.40V
Bin D10: 3.40 - 3.60V
Bin D11: 3.60 - 3.80V

3.2 Binning de Intensidade Luminosa

Unidades: milicandela (mcd) @ 20mA. Tolerância em cada bin é de ±15%.
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

3.3 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Unidades: nanómetros (nm) @ 20mA. Tolerância para cada bin é de ±1nm.
Bin AC: 465.0 - 470.0 nm (azul ligeiramente mais esverdeado)
Bin AD: 470.0 - 475.0 nm (azul ligeiramente mais puro)

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (ex., Fig.1, Fig.6), o seu comportamento típico pode ser descrito com base na tecnologia.

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

O semicondutor InGaN tem uma tensão de limiar característica em torno de 2.8V. Acima deste limiar, a corrente aumenta exponencialmente com um pequeno aumento na tensão. A curva mostrará uma "joelho" acentuado, típico do comportamento de um díodo. Operar nos recomendados 20mA garante que o dispositivo está bem além do ponto de joelho para uma emissão de luz estável.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva L-I)

A saída de luz (intensidade luminosa) é aproximadamente proporcional à corrente direta até um certo ponto. No entanto, a eficiência pode diminuir em correntes muito altas devido ao aumento da geração de calor dentro do chip (efeito de "droop"). A classificação de 20mA é escolhida para equilibrar o brilho com a eficiência e a longevidade.

4.3 Características de Temperatura

O desempenho do LED é dependente da temperatura. Tipicamente, à medida que a temperatura da junção aumenta:
- A tensão direta (V_F) diminui ligeiramente.
- A intensidade luminosa diminui. O fator exato de derating é específico da aplicação, mas deve ser considerado para projetos que operam em altas temperaturas ambientes ou com altas correntes de acionamento.
- O comprimento de onda dominante pode deslocar-se ligeiramente (geralmente para comprimentos de onda mais longos para LEDs azuis).

4.4 Distribuição Espectral

O espectro de emissão é uma curva semelhante a uma Gaussiana centrada no comprimento de onda de pico (468 nm) com uma largura a meia altura de 25 nm. A lente transparente não altera significativamente este espectro, ao contrário das lentes com revestimentos de fósforo utilizadas em LEDs brancos.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo está em conformidade com um contorno padrão de encapsulamento EIA (Electronic Industries Alliance). As dimensões-chave incluem uma altura total (H) de 0.80mm, tornando-o um componente "extra fino". Outras dimensões críticas para o design da pegada na PCB são fornecidas nos desenhos da ficha técnica, com uma tolerância geral de ±0.10mm, salvo indicação em contrário.

5.2 Identificação de Polaridade

Como todos os díodos, o LED tem um terminal ânodo (positivo) e cátodo (negativo). O encapsulamento utiliza tipicamente um marcador visual, como um entalhe, um ponto ou um canto chanfrado no lado do cátodo. O layout sugerido para as pastilhas de solda na ficha técnica indicará a orientação correta para o design da PCB.

5.3 Especificações da Fita e Bobina

O componente é fornecido em fita transportadora relevada com uma fita de cobertura protetora, enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. A quantidade padrão por bobina é de 3000 peças. A embalagem segue as especificações ANSI/EIA-481. Notas importantes incluem: bolsas vazias são seladas, uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças para restos, e um máximo de dois componentes consecutivos em falta permitido por bobina.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Reflow

O dispositivo é compatível com processos de soldagem por reflow por infravermelhos (IR), essenciais para montagem sem chumbo. É fornecido um perfil sugerido, aderindo aos padrões JEDEC. Os parâmetros-chave incluem:
- Pré-aquecimento:150–200°C
- Tempo de Pré-aquecimento:Máximo de 120 segundos para permitir aquecimento uniforme e evaporação de solventes.
- Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.
- Tempo Acima do Líquidus (TAL):O perfil sugerido mostra um tempo específico dentro da zona crítica de reflow; a ficha técnica especifica um máximo de 10 segundos na temperatura de pico.
- Número de Passagens:Máximo de dois ciclos de reflow.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, utilize um ferro com controlo de temperatura.
- Temperatura do Ferro:Máximo de 300°C.
- Tempo de Soldagem:Máximo de 3 segundos por pastilha.
- Número de Passagens:Apenas uma vez. Calor excessivo pode danificar o encapsulamento plástico e o dado semicondutor.

6.3 Condições de Armazenamento

A sensibilidade à humidade é um fator crítico para componentes SMD.
- Embalagem Selada:Armazenar a ≤30°C e ≤90% de Humidade Relativa (HR). Utilizar dentro de um ano a partir da data de selagem da bolsa quando embalado com dessecante.
- Embalagem Aberta:Para componentes removidos da bolsa de barreira à humidade, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C / 60% HR. Recomenda-se completar o reflow por IR dentro de uma semana após a abertura.
- Armazenamento Prolongado (Aberto):Armazenar num recipiente selado com dessecante ou num dessecador de azoto.
- Secagem (Baking):Se os componentes foram expostos a condições ambientes por mais de uma semana, secar a aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldagem para remover a humidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" (popcorning) durante o reflow.

6.4 Limpeza

Não utilizar produtos de limpeza químicos não especificados. Se a limpeza for necessária após a soldagem, imergir o LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Solventes agressivos podem danificar a lente plástica e o encapsulamento.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Retroiluminação:Teclados, pequenos ecrãs LCD, iluminação de ícones.
• Indicadores de Estado:Ligado, modo de espera, conectividade, estado de carga da bateria em dispositivos portáteis, routers e eletrodomésticos.
• Iluminação Decorativa:Iluminação de destaque em eletrónica de consumo.
• Indicadores de Painel:Painéis frontais de equipamentos.

7.2 Considerações de Design

• Limitação de Corrente:Utilizar sempre um resistor limitador de corrente em série ou um driver de corrente constante. Calcular o valor do resistor usando R = (V_fonte- V_F) / I_F. Utilizar o V_Fmáximo do bin ou da ficha técnica para garantir que a corrente não excede 20mA nas piores condições.
• Proteção contra ESD:Os LEDs são sensíveis a descargas eletrostáticas (ESD). Manipular com as devidas precauções ESD (pulseiras de aterramento, bancadas de trabalho aterradas). Incorporar díodos de proteção ESD nas PCBs se o LED estiver numa localização exposta.
• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garantir uma área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas sob as pastilhas do LED para conduzir o calor, especialmente em ambientes de alta temperatura ambiente ou quando acionado próximo da corrente máxima.
• Design Ótico:O ângulo de visão de 130° proporciona uma cobertura ampla. Para luz direcionada, podem ser necessárias lentes externas ou guias de luz.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs antigos de orifício passante ou encapsulamentos SMD maiores (ex., 0603, 0805), o principal diferenciador deste dispositivo é a sua altura de 0.8mm, permitindo produtos finais mais finos. Comparado com outros LEDs do tipo "chip", o uso da tecnologia InGaN proporciona maior brilho e eficiência para a emissão de luz azul do que tecnologias mais antigas. A combinação de perfil fino, alto brilho e compatibilidade com montagem automática, de alta temperatura e sem chumbo, torna-o adequado para produção em massa moderna, económica e fiável.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED com 3.3V sem um resistor?
R: Não. A tensão direta varia de 2.8V a 3.8V. Ligar 3.3V diretamente pode resultar em corrente excessiva se o V_Fdo LED estiver na extremidade inferior da gama (ex., 2.9V), potencialmente danificando-o. Utilizar sempre um mecanismo limitador de corrente.

P: Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico e Comprimento de Onda Dominante?
R: O Comprimento de Onda de Pico (λ_P) é o pico físico do espectro de luz (468 nm). O Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é o comprimento de onda único que o olho humano percebe como a cor (465-475 nm), calculado a partir das coordenadas de cor. Para LEDs monocromáticos como este azul, eles são próximos mas não idênticos.

P: Por que o requisito de humidade de armazenamento é mais rigoroso para embalagens abertas?
R: Os encapsulamentos plásticos SMD absorvem humidade do ar. Durante o alto calor da soldagem por reflow, esta humidade retida pode vaporizar-se rapidamente, criando pressão interna que pode rachar o encapsulamento ("efeito pipoca" ou "delaminação"). Os limites mais rigorosos e os procedimentos de secagem previnem este modo de falha.

P: Posso usar isto para indicação de tensão reversa?
R: Não. A ficha técnica afirma explicitamente que o dispositivo não foi concebido para operação reversa. O teste de corrente reversa a 5V é apenas para caracterização. Aplicar uma polarização reversa contínua provavelmente danificará o LED.

10. Caso Prático de Design

Cenário:Projetar um indicador de estado para um dispositivo alimentado por USB (fonte de 5V).
Passo 1 - Seleção do Componente:Escolher um bin de brilho (ex., Bin P para brilho médio) e um bin de tensão direta (ex., Bin D9 para cálculo de design).
Passo 2 - Design do Circuito:Calcular o resistor em série. Usando o V_Fmáximo do Bin D9 (3.4V) e I_Falvo de 20mA: R = (5V - 3.4V) / 0.020A = 80 Ohms. Selecionar o valor padrão mais próximo (82 Ohms). Recalcular a corrente real: I_F= (5V - 3.2V*) / 82Ω ≈ 21.95mA (seguro). *Usando V_F.
típico.Passo 3 - Layout da PCB:
Colocar o resistor de 82Ω em série com o ânodo do LED. Seguir as dimensões sugeridas para as pastilhas de solda da ficha técnica. Incluir um pequeno alívio térmico ou uma área extra de cobre para dissipação de calor.Passo 4 - Montagem:

Seguir o perfil de reflow recomendado. Armazenar bobinas abertas num armário seco se não forem utilizadas imediatamente.

11. Introdução ao Princípio

Este LED é baseado numa heteroestrutura semicondutora feita de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). Quando uma tensão direta é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa do semicondutor. Eles recombinam-se, libertando energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga InGaN determina a energia da banda proibida, que por sua vez dita o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, azul. A lente epóxi transparente encapsula e protege o dado semicondutor, ao mesmo tempo que molda o feixe de saída de luz.

12. Tendências de Desenvolvimento