Ficha Técnica do LED Azul SMD 19-217 - Pacote 2.0x1.25x0.8mm - Tensão 2.6-2.9V - Potência 40mW - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O 19-217 é um LED azul de montagem em superfície compacto, projetado para aplicações eletrónicas modernas que requerem soluções confiáveis de sinalização e retroiluminação. Este componente utiliza um chip semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para produzir luz no espectro azul, com um comprimento de onda de pico típico de 468 nanómetros. A sua principal vantagem reside na sua pegada minúscula, que permite economias significativas de espaço nas placas de circuito impresso (PCBs) e facilita uma maior densidade de embalagem em comparação com componentes tradicionais com terminais. O dispositivo está em total conformidade com os padrões ambientais e de fabrico contemporâneos, incluindo RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), regulamentos REACH da UE, e é classificado como livre de halogéneos.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

O design do LED SMD 19-217 oferece vários benefícios-chave para engenheiros e projetistas. O seu tamanho reduzido e natureza leve tornam-no ideal para aplicações onde o espaço e o peso são restrições críticas. O pacote é fornecido em fita de 8mm enrolada numa bobina de 7 polegadas de diâmetro, tornando-o totalmente compatível com equipamentos de montagem automática de pick-and-place de alta velocidade, otimizando assim o processo de fabrico. O LED também é compatível com os processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho e de fase de vapor. Os seus principais mercados-alvo incluem eletrónica automotiva (para retroiluminação de painéis de instrumentos e interruptores), equipamentos de telecomunicações (para indicadores em telefones e faxes), eletrónica de consumo para retroiluminação de LCD e aplicações gerais de sinalização.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos, óticos e térmicos especificados na ficha técnica, cruciais para o projeto correto do circuito e avaliação da fiabilidade.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os Valores Máximos Absolutos definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estas não são condições de operação normal.

• Tensão Reversa (VR):5V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (IF):10mA. A corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente.
• Corrente Direta de Pico (IFP):40mA. Esta é a corrente pulsada máxima permitida, especificada com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma frequência de 1kHz. É adequada para pulsos breves e de alta intensidade, mas não para operação sustentada.
• Dissipação de Potência (Pd):40mW. A potência máxima que o pacote pode dissipar como calor, calculada como Tensão Direta (VF) * Corrente Direta (IF). Operar perto deste limite requer uma gestão térmica cuidadosa.
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo do Corpo Humano (HBM):150V. Esta é uma tolerância ESD relativamente baixa, indicando que o dispositivo é sensível à eletricidade estática. Procedimentos adequados de manuseio ESD são obrigatórios durante a montagem e manuseio.
• Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente na qual o dispositivo tem garantia de cumprir as suas especificações publicadas.
• Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem:O dispositivo pode suportar soldagem por refluxo com uma temperatura de pico de 260°C por até 10 segundos, ou soldagem manual a 350°C por até 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos numa condição de teste padrão de Ta=25°C e IF=2mA, salvo indicação em contrário. Eles definem o desempenho ótico do LED.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 7,2 mcd a um máximo de 18,0 mcd. O valor típico não é especificado, indicando que o desempenho é gerido através de um sistema de binning (ver Secção 3).
• Ângulo de Visão (2θ1/2):120 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico. Um ângulo de 120° fornece um padrão de emissão amplo e difuso, adequado para iluminação de área e retroiluminação.
• Comprimento de Onda de Pico (λp):468 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a distribuição de potência espectral está no seu máximo.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):465,0 nm a 470,0 nm. Esta é a perceção de cor do LED pelo olho humano como um único comprimento de onda e é o parâmetro utilizado para o binning de cor.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):25 nm (típico). Esta é a largura do espectro emitido, medida a metade da intensidade máxima (Largura Total a Meia Altura - FWHM).
• Tensão Direta (VF):2,60V a 2,90V em IF=2mA. Esta faixa é crítica para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa (IR):Máximo 50 μA em VR=5V. A ficha técnica nota explicitamente que o dispositivo não foi projetado para operação reversa; este parâmetro é apenas para fins de teste.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir desempenho consistente na produção em massa, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave. O 19-217 utiliza um sistema de binning tridimensional.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em quatro bins (K1, K2, L1, L2) com base na sua intensidade luminosa medida a 2mA.

• Bin K1:7,2 - 9,0 mcd
• Bin K2:9,0 - 11,5 mcd
• Bin L1:11,5 - 14,5 mcd
• Bin L2:14,5 - 18,0 mcd

Uma tolerância de ±11% é aplicada aos limites dos bins.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A cor é controlada dentro de um único bin para este produto.

• Bin X:465,0 - 470,0 nm. É especificada uma tolerância apertada de ±1nm.

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em três bins para auxiliar no projeto de drivers de corrente consistentes.

• Bin 28:2,60 - 2,70V
• Bin 29:2,70 - 2,80V
• Bin 30:2,80 - 2,90V

Uma tolerância de ±0,05V é aplicada.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece vários gráficos característicos que são essenciais para compreender o comportamento do LED sob diferentes condições de operação.

4.1 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva mostra que a saída luminosa não é linear com a corrente. Aumenta com a corrente, mas acabará por saturar. Operar acima da corrente contínua recomendada (10mA) pode levar a eficiência reduzida e envelhecimento acelerado.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Este gráfico demonstra o coeficiente de temperatura negativo da saída de luz do LED. À medida que a temperatura da junção aumenta, a intensidade luminosa diminui. Para o 19-217, a saída pode cair significativamente à medida que a temperatura ambiente se aproxima do limite máximo de operação de 85°C. Isto deve ser considerado em projetos que requerem brilho consistente numa ampla faixa de temperatura.

4.3 Curva de Derating da Corrente Direta

Este é um dos gráficos mais críticos para a fiabilidade. Mostra a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura sobe, a corrente segura máxima diminui. A 85°C, a corrente permitida é substancialmente inferior à classificação de 10mA a 25°C. A falha em reduzir a corrente pode levar a fuga térmica e falha do dispositivo.

4.4 Tensão Direta vs. Corrente Direta

Esta curva IV (Corrente-Tensão) mostra a relação exponencial típica de um díodo. A tensão aumenta logaritmicamente com a corrente. A curva é essencial para selecionar um resistor limitador de corrente apropriado ou projetar um driver de corrente constante.

4.5 Distribuição Espectral e Padrão de Radiação

O gráfico espectral confirma a emissão azul centrada em torno de 468nm com um FWHM de aproximadamente 25nm. O diagrama do padrão de radiação ilustra a distribuição espacial da luz, confirmando o padrão de emissão tipo Lambertiano com o ângulo de visão especificado de 120°.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O 19-217 apresenta um pacote SMD padrão. As dimensões-chave (em milímetros) incluem um tamanho do corpo de aproximadamente 2,0mm de comprimento, 1,25mm de largura e 0,8mm de altura. A ficha técnica fornece um desenho detalhado com tolerâncias de ±0,1mm, salvo indicação em contrário. O ânodo e o cátodo estão claramente marcados, o que é crucial para a orientação correta durante a montagem.

5.2 Identificação da Polaridade

A polaridade correta é vital para a operação do LED. O pacote inclui marcadores visuais (tipicamente um entalhe ou uma marca verde) para identificar o cátodo. Os projetistas devem garantir que a pegada na PCB corresponda a esta orientação.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio e soldagem adequados são críticos para o rendimento e a fiabilidade a longo prazo.

6.1 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os LEDs são embalados num saco resistente à humidade com dessecante. O saco não deve ser aberto até que os componentes estejam prontos para uso. Após a abertura, as peças não utilizadas devem ser armazenadas a ≤30°C e ≤60% de Humidade Relativa (HR) e usadas dentro de 168 horas (7 dias). Se este prazo for excedido, é necessário um tratamento de secagem a 60±5°C durante 24 horas antes da soldagem para evitar o "efeito pipoca" (fissuração do pacote devido à pressão de vapor durante o refluxo).

6.2 Perfil de Soldagem por Refluxo

É especificado um perfil de refluxo sem chumbo:

• Pré-aquecimento:150-200°C durante 60-120 segundos.
• Tempo Acima do Líquidus (TAL):Acima de 217°C durante 60-150 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C, mantida por um máximo de 10 segundos.
• Taxas de Rampa:Máximo 6°C/seg de aquecimento, 3°C/seg de arrefecimento.

A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes. Deve-se evitar stress no corpo do LED durante o aquecimento e empenamento da PCB após a soldagem.

6.3 Soldagem Manual e Retrabalho

Se a soldagem manual for necessária, a temperatura da ponta do ferro deve estar abaixo de 350°C, aplicada por não mais de 3 segundos por terminal, utilizando um ferro de soldar com potência nominal abaixo de 25W. Deve ser permitido um intervalo de arrefecimento de pelo menos 2 segundos entre terminais. O retrabalho é fortemente desencorajado. Se for inevitável, deve ser utilizado um ferro de soldar de dupla cabeça especializado para aquecer simultaneamente ambos os terminais e evitar stress mecânico nas juntas de solda.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada com dimensões fornecidas na ficha técnica. A fita tem 8mm de largura e é enrolada numa bobina padrão de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada bobina contém 3000 peças.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém informações críticas para rastreabilidade e aplicação correta:

• P/N:Número do Produto (ex.: 19-217/BHC-XK1L2B11X/3T).
• QTY:Quantidade de Embalagem (3000 pcs).
• CAT:Classificação de Intensidade Luminosa (ex.: K1, L2).
• HUE:Classificação de Cromaticidade/Comprimento de Onda Dominante (X).
• REF:Classificação de Tensão Direta (ex.: 28, 29, 30).
• LOT No:Número do Lote de Fabricação para rastreabilidade.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Iluminação Interior Automotiva:Retroiluminação para painéis de instrumentos, botões e interruptores. O amplo ângulo de visão e a cor azul são adequados para criar efeitos estéticos modernos.
• Eletrónica de Consumo:Indicadores de estado e retroiluminação para teclas em comandos remotos, eletrodomésticos e equipamentos de áudio.
• Equipamentos de Telecomunicações e Redes:Indicadores de atividade de ligação, energia e estado em routers, switches e modems.
• Indicadores Gerais de Painel:Qualquer aplicação que requeira uma luz indicadora azul pequena, confiável e brilhante.

8.2 Considerações Críticas de Projeto

1. Limitação de Corrente é Obrigatória:Um resistor limitador de corrente externo ou um driver de corrente constante DEVE ser usado em série com o LED. A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que diminui à medida que a temperatura sobe. Sem limitação de corrente, um pequeno aumento na tensão ou temperatura pode causar um grande aumento, potencialmente destrutivo, na corrente.
2. Gestão Térmica:Considere o ambiente operacional. Use a curva de derating para selecionar uma corrente de operação apropriada, especialmente se a temperatura ambiente for alta ou a PCB tiver dissipação de calor deficiente.
3. Proteção ESD:Implemente proteção ESD nas linhas de entrada se o LED for acessível ao utilizador, e faça cumprir procedimentos de manuseio seguros contra ESD durante a montagem.
4. Projeto Ótico:O ângulo de visão de 120° fornece cobertura ampla. Para luz focada, pode ser necessária uma lente externa ou guia de luz.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Embora existam muitos LEDs azuis SMD, a combinação de parâmetros do 19-217 posiciona-o para casos de uso específicos. Em comparação com pacotes menores (ex.: 0402), oferece maior saída de luz e potencialmente melhor dissipação de calor devido ao seu tamanho maior. Comparado com LEDs de alta potência, opera com corrente muito mais baixa e requer circuitos de acionamento mais simples, tornando-o rentável para aplicações de sinalização. A sua conformidade explícita com padrões livres de halogéneos e REACH é um diferenciador-chave para mercados com regulamentações ambientais rigorosas, como a União Europeia.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

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

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente, não por tensão. A característica V-I é exponencial. Na tensão direta típica de ~2,8V, uma mudança muito pequena na tensão de alimentação ou uma queda na Vf do LED devido ao aquecimento pode fazer com que a corrente aumente drasticamente, excedendo a classificação máxima e destruindo o dispositivo. Um resistor define uma corrente fixa com base na Lei de Ohm (I = (Valimentação - Vf) / R).

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

Não, não diretamente.Um pino GPIO de um microcontrolador normalmente não pode fornecer corrente suficiente (muitas vezes limitada a 20-25mA) de forma segura e consistente para um LED, e carece de regulação de corrente. Deve usar um resistor em série. Para uma alimentação de 3,3V e uma corrente-alvo de 5mA com uma Vf de 2,8V, o valor do resistor seria R = (3,3V - 2,8V) / 0,005A = 100 Ohms. Verifique sempre a capacidade de fornecimento de corrente do pino do microcontrolador.

10.3 O que significa o ângulo de visão de 120° para o meu projeto?

Significa que a luz é emitida num cone amplo. Se precisar que o LED seja visível de muitos ângulos (ex.: um indicador de painel), isto é ideal. Se precisar de um feixe de luz focado (ex.: para iluminar um ponto específico), este LED sozinho não é adequado e exigiria ótica secundária.

10.4 Quão crítico é o prazo de 7 dias após a abertura do saco de barreira de umidade?

Muito crítico para soldagem por refluxo. A humidade absorvida pelo pacote plástico pode transformar-se em vapor durante o ciclo de refluxo de alta temperatura, causando delaminação interna ou fissuração ("efeito pipoca"), o que leva a falha imediata ou latente. Se o saco estiver aberto há mais de 168 horas, o procedimento de secagem deve ser seguido.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetar um indicador de estado para um router de consumo.O LED precisa mostrar "energia ligada" e "atividade WAN" (piscando). O sistema usa uma linha de 3,3V. Para garantir vida longa e evitar sobrecarregar o microcontrolador, é usado um transistor externo (ex.: um pequeno NPN ou um NFET) para comutar o LED. Um resistor em série é colocado entre a linha de 3,3V e o ânodo do LED, e o transistor comuta o cátodo para o terra. Escolher uma corrente conservadora de 5mA para a indicação contínua de "energia" e usar a Vf máxima de 2,9V para o cálculo garante brilho em todas as condições: R = (3,3V - 2,9V) / 0,005A = 80 Ohms (use um resistor padrão de 82 Ohm). A dissipação de potência no LED é Pd = Vf * If = 2,9V * 0,005A = 14,5mW, bem abaixo do máximo de 40mW, garantindo excelente fiabilidade mesmo num invólucro potencialmente quente.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O LED 19-217 opera com base no princípio da eletroluminescência numa junção p-n semicondutora. A região ativa é composta por InGaN. Quando uma tensão direta que excede o potencial interno da junção é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga de InGaN determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, azul (~468 nm). O pacote de resina epóxi serve para proteger o chip semicondutor, fornecer estabilidade mecânica e atua como uma lente primária para moldar a saída de luz.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

Este dispositivo representa um segmento maduro e otimizado em custo da tecnologia LED. O uso de InGaN para emissão azul está bem estabelecido. As tendências atuais em LEDs SMD do tipo indicador focam-se em várias áreas: 1)Miniaturização:Pacotes ainda menores que o 19-217 estão disponíveis (ex.: 0402, 0201) para placas de ultra-alta densidade. 2)Maior Eficiência:Novos designs de chips e materiais continuam a melhorar os lúmens por watt, permitindo correntes de operação mais baixas e consumo de energia reduzido. 3)Fiabilidade e Consistência Melhoradas:Técnicas avançadas de fabrico e binning produzem distribuições de parâmetros mais apertadas. 4)Ampla Conformidade Ambiental:Como visto nesta peça, a conformidade com os padrões RoHS, REACH e livre de halogéneos é agora uma expectativa básica para o acesso ao mercado global. O 19-217 encaixa-se em aplicações onde um componente comprovado, confiável e padronizado é preferido em detrimento do desempenho de ponta.