Ficha Técnica do LED SMD 19-213/BHC-AP1Q2/3T Azul - Cor Azul - Corrente Direta de 20mA - Dissipação de Potência de 75mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 19-213/BHC-AP1Q2/3T é um LED de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações eletrónicas modernas que requerem fontes de luz compactas, eficientes e fiáveis. Este componente é do tipo monocromático, emitindo especificamente luz azul, e é construído com materiais sem chumbo, garantindo conformidade com normas ambientais e de segurança contemporâneas, como RoHS, REACH da UE e requisitos livres de halogéneos (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm).

A principal vantagem deste LED SMD reside na sua pegada miniatura, que é significativamente menor do que os LEDs tradicionais do tipo com terminais. Esta redução de tamanho permite aos projetistas alcançar layouts de placa de circuito impresso (PCB) mais pequenos, maior densidade de componentes, redução dos requisitos de espaço de armazenamento e, em última análise, o desenvolvimento de equipamentos finais mais compactos. Além disso, a sua construção leve torna-o uma escolha ideal para aplicações onde a minimização do peso é um fator crítico.

O dispositivo é fornecido em fita padrão da indústria de 8 mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, garantindo compatibilidade com equipamentos automáticos de pick-and-place de alta velocidade, comumente usados na fabricação em volume. Também foi projetado para ser compatível com os processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR) e de fase de vapor, facilitando a integração em linhas de montagem automatizadas.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

As especificações máximas absolutas definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Estes valores são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C e não devem ser excedidos em nenhuma condição de operação.

• Tensão Reversa (VR):5 V. O LED não foi projetado para operação reversa; exceder esta tensão pode causar falha imediata.
• Corrente Direta (IF):20 mA. Esta é a corrente de operação contínua recomendada.
• Corrente Direta de Pico (IFP):40 mA. Isto é permitido apenas em condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 a 1 kHz.
• Dissipação de Potência (Pd):75 mW. Esta é a potência máxima que o encapsulamento pode dissipar sem exceder os seus limites térmicos.
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):150 V. Procedimentos adequados de manuseio ESD são essenciais para prevenir danos latentes.
• Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +85°C. O dispositivo é classificado para operação dentro desta ampla faixa de temperatura.
• Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem (Tsol):Para soldagem por refluxo, é especificada uma temperatura de pico de 260°C por um máximo de 10 segundos. Para soldagem manual, a temperatura da ponta do ferro não deve exceder 350°C por um máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

As características eletro-ópticas são medidas a Ta=25°C e uma IF de 20 mA, representando o desempenho típico do dispositivo em condições operacionais padrão.

• Intensidade Luminosa (Iv):O valor típico não é especificado como um número único; em vez disso, o dispositivo é classificado em bins. A faixa varia de um mínimo de 45,0 mcd a um máximo de 112,0 mcd. O ângulo de visão (2θ1/2) é tipicamente de 120 graus, proporcionando um padrão de feixe amplo.
• Comprimento de Onda de Pico (λp):Tipicamente 468 nm, indicando o comprimento de onda no qual a emissão espectral é mais forte.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Varia de 464,5 nm a 476,5 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano e também está sujeito a binning.
• Largura de Banda de Radiação Espectral (Δλ):Tipicamente 25 nm, definindo a largura do espectro emitido na metade da intensidade máxima (FWHM).
• Tensão Direta (VF):Varia de 2,7 V a 3,7 V em IF=20mA. Este parâmetro tem uma tolerância de ±0,1V e também é classificado em bins.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 50 μA quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada. Esta condição de teste é apenas para caracterização.

Notas Importantes:Tolerâncias são especificadas para parâmetros-chave: Intensidade Luminosa (±11%), Comprimento de Onda Dominante (±1 nm) e Tensão Direta (±0,1 V). O dispositivo explicitamente não foi projetado para operação reversa; a classificação VR aplica-se apenas ao teste de IR.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir cor e brilho consistentes na produção, os LEDs são classificados em bins com base na intensidade luminosa e no comprimento de onda dominante.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os bins são definidos por um código letra-número (P1, P2, Q1, Q2), cada um cobrindo uma faixa específica de intensidade luminosa medida em milicandelas (mcd) a IF=20mA.

• Bin P1:45,0 mcd (Mín) a 57,0 mcd (Máx)
• Bin P2:57,0 mcd a 72,0 mcd
• Bin Q1:72,0 mcd a 90,0 mcd
• Bin Q2:90,0 mcd a 112,0 mcd

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Os bins de comprimento de onda são definidos por um código alfanumérico (A9, A10, A11, A12), cada um cobrindo uma faixa específica de comprimento de onda dominante medida em nanómetros (nm) a IF=20mA.

• Bin A9:464,5 nm a 467,5 nm
• Bin A10:467,5 nm a 470,5 nm
• Bin A11:470,5 nm a 473,5 nm
• Bin A12:473,5 nm a 476,5 nm

Este binning permite aos projetistas selecionar componentes que atendam aos requisitos precisos de brilho e consistência de cor para a sua aplicação.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características típicas que ilustram o comportamento do dispositivo em condições variáveis. Estas são essenciais para compreender o desempenho em cenários do mundo real.

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva mostra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C. É crucial para o projeto de gestão térmica manter os níveis de brilho desejados.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:Este gráfico ilustra a relação não linear entre a corrente de acionamento e a saída de luz. Operar acima dos 20mA recomendados pode resultar em retornos decrescentes em brilho, enquanto aumenta o calor e o stress no dispositivo.
• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva IV):Esta curva fundamental mostra a relação exponencial entre tensão e corrente num díodo. A faixa VF especificada (2,7V-3,7V a 20mA) é lida a partir desta curva.
• Curva de Derating da Corrente Direta:Esta curva dita a corrente direta máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura aumenta, a corrente segura máxima diminui para evitar sobreaquecimento.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, centrado no comprimento de onda de pico típico de 468 nm com uma largura de banda de aproximadamente 25 nm.
• Diagrama de Radiação:Um gráfico polar que descreve a distribuição espacial da intensidade da luz, confirmando o ângulo de visão típico de 120 graus.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento

A ficha técnica inclui um desenho mecânico detalhado do encapsulamento do LED. O desenho especifica todas as dimensões críticas, incluindo comprimento, largura, altura, tamanhos dos terminais e suas posições. Salvo indicação em contrário, a tolerância dimensional é de ±0,1 mm. Esta informação é vital para o projeto da área de solda na PCB (land pattern) para garantir soldagem e alinhamento adequados.

5.2 Dimensões da Fita e da Bobina

O produto é fornecido em embalagem resistente à humidade. As dimensões da fita transportadora são especificadas para segurar os componentes com segurança. Cada bobina contém 3000 peças. São fornecidos desenhos detalhados da bobina (diâmetro de 7 polegadas), da fita transportadora e da fita de cobertura, todos com uma tolerância padrão de ±0,1 mm, salvo indicação em contrário. Isto garante compatibilidade com equipamentos de montagem automatizada.

5.3 Explicação do Rótulo

Os rótulos da embalagem contêm informações críticas para rastreabilidade e aplicação correta:

• CPN:Número do Produto do Cliente.
• P/N:Número do Produto (ex., 19-213/BHC-AP1Q2/3T).
• QTY:Quantidade da Embalagem.
• CAT:Classificação de Intensidade Luminosa (Código de bin para intensidade).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidade & Classificação de Comprimento de Onda Dominante (Código de bin para comprimento de onda).
• REF:Classificação da Tensão Direta.
• LOT No:Número do Lote de Fabricação para rastreabilidade.

O saco à prova de humidade inclui um dessecante e um cartão indicador de humidade para proteger os componentes da absorção de humidade durante o armazenamento e transporte.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Armazenamento e Manuseio

Estes LEDs são sensíveis à humidade. O saco à prova de humidade não deve ser aberto até que os componentes estejam prontos para uso. Após a abertura:

• Os LEDs devem ser mantidos a ≤30°C e ≤60% de Humidade Relativa.
• Devem ser usados dentro de 168 horas (7 dias).
• LEDs não utilizados devem ser resselados numa embalagem à prova de humidade com dessecante novo.
• Se o tempo de armazenamento for excedido ou o dessecante indicar alta humidade, é necessário um tratamento de secagem a 60 ±5°C durante 24 horas antes da soldagem.

6.2 Perfil de Soldagem por Refluxo

É especificado um perfil de temperatura de soldagem por refluxo sem chumbo:

• Pré-aquecimento:150-200°C durante 60-120 segundos.
• Tempo Acima do Líquidus (217°C):60-150 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C.
• Tempo no Pico:Máximo 10 segundos.
• Taxa de Aquecimento:Máximo 6°C/seg até 255°C, depois máximo 3°C/seg até o pico.

Precauções Críticas:A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes. Nenhum stress deve ser aplicado aos LEDs durante o aquecimento, e a PCB não deve ficar empenada após a soldagem.

6.3 Soldagem Manual e Reparo

Se a soldagem manual for inevitável:

• Use um ferro de soldar com temperatura da ponta<350°C.
• Limite o tempo de soldagem a ≤3 segundos por terminal.
• Use um ferro com potência ≤25W.
• Permita um intervalo mínimo de 2 segundos entre soldar cada terminal.

Reparo após a soldagem é fortemente desencorajado. Se absolutamente necessário, deve ser usado um ferro de soldar de dupla cabeça para aquecer simultaneamente ambos os terminais e evitar stress mecânico. O potencial de danificar as características do LED durante o reparo deve ser avaliado previamente.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Com base na ficha técnica, este LED SMD azul é adequado para uma variedade de aplicações de sinalização e retroiluminação de baixa a média potência, incluindo:

• Retroiluminação:Para painéis de instrumentos, interruptores e símbolos em eletrónica de consumo, interiores automóveis (não críticos) e painéis de controlo industrial.
• Equipamentos de Telecomunicações:Indicadores de estado e retroiluminação de teclado em telefones e máquinas de fax.
• Retroiluminação de LCD:Como fonte de retroiluminação plana para pequenos visores LCD monocromáticos ou segmentados.
• Indicação Geral:Estado de energia, seleção de modo e outros indicadores de interface do utilizador numa ampla gama de dispositivos eletrónicos.

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Um resistor limitador de corrente externo éobrigatório. A tensão direta tem uma faixa (2,7V-3,7V), e uma pequena alteração na tensão de alimentação pode causar uma grande, potencialmente destrutiva, alteração na corrente direta devido à característica exponencial IV do díodo. O valor do resistor deve ser calculado com base no pior caso de VF (mínimo) para garantir que a corrente nunca exceda a especificação máxima absoluta de 20mA contínuos.
• Gestão Térmica:Embora o encapsulamento seja pequeno, a dissipação de potência (75mW máx.) e a curva de derating devem ser consideradas, especialmente em ambientes de alta temperatura ambiente ou espaços fechados. Uma área adequada de cobre na PCB (terminais de alívio térmico) pode ajudar a dissipar o calor.
• Proteção ESD:A classificação ESD HBM de 150V é relativamente baixa. Implemente medidas de proteção ESD nas PCBs que manuseiam estes LEDs e siga sempre os protocolos ESD adequados durante a montagem e manuseio.

7.3 Restrições de Aplicação

A ficha técnica afirma explicitamente que este produtonão é recomendado para aplicações de alta fiabilidadecomo sistemas militares/aeroespaciais ou sistemas de segurança automóvel (ex., luzes de travagem, indicadores de airbag). Para tais aplicações, devem ser selecionados LEDs com qualificações automotivas (AEC-Q101) ou militares correspondentes.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P1: Por que é absolutamente necessário um resistor limitador de corrente?

R1: Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. A sua tensão direta (VF) tem tolerâncias de produção e varia com a temperatura. Sem um resistor em série, a corrente é determinada apenas pela tensão da fonte de alimentação e pela resistência dinâmica do LED, que é muito baixa. Um ligeiro aumento na tensão de alimentação ou uma diminuição na VF (devido ao aumento da temperatura) pode fazer com que a corrente dispare além do máximo de 20mA, levando a um sobreaquecimento rápido e falha. O resistor fornece uma corrente estável, previsível e segura.

P2: Como seleciono o bin correto para a minha aplicação?

R2: A escolha depende dos seus requisitos para uniformidade de brilho e consistência de cor. Se vários LEDs forem usados lado a lado (ex., numa matriz ou gráfico de barras), selecionar LEDs do mesmo bin de intensidade luminosa (CAT) e do mesmo bin de comprimento de onda dominante (HUE) é crítico para evitar diferenças visíveis no brilho ou tonalidade de azul. Para aplicações de sinalização única menos críticas, um bin mais amplo pode ser aceitável e mais económico.

P3: Posso acionar este LED com uma corrente pulsada superior a 20mA para torná-lo mais brilhante?

R3: Sim, mas apenas dentro de limites estritos. A ficha técnica especifica uma Corrente Direta de Pico (IFP) de 40mA com um ciclo de trabalho de 1/10 e frequência de 1kHz. A pulsação pode alcançar um brilho percebido mais alto. No entanto, deve garantir que a corrente média ao longo do tempo não exceda a classificação contínua e que a temperatura da junção não exceda os seus limites. A curva de derating e a classificação de dissipação de potência ainda devem ser respeitadas.

P4: O que acontece se eu exceder o tempo de vida útil de 7 dias após abrir o saco à prova de humidade?

R4: Os encapsulamentos SMD de plástico podem absorver humidade do ar. Durante a soldagem por refluxo, esta humidade retida transforma-se rapidamente em vapor, o que pode causar delaminação interna, fissuração do encapsulamento ou falhas nas soldas ("popcorning"). Se o tempo de vida útil for excedido, os componentes devem ser secos (60°C durante 24 horas) para remover a humidade antes de poderem ser soldados com segurança.

9. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Este LED é baseado numa estrutura de díodo semicondutor fabricada com materiais de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN), conforme indicado no Guia de Seleção de Dispositivos. Quando uma tensão direta que excede o limiar de ativação do díodo (aproximadamente 2,7-3,7V) é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa do semicondutor. Estes portadores de carga recombinam-se, libertando energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga InGaN determina a energia da banda proibida do semicondutor, que dita diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida. Neste caso, a liga é projetada para produzir fotões na região azul do espectro visível, com um comprimento de onda de pico em torno de 468 nm. O encapsulamento de resina transparente protege o chip semicondutor e atua como uma lente, moldando a luz emitida num amplo ângulo de visão de 120 graus.

10. Tendências Tecnológicas

O 19-213/BHC-AP1Q2/3T representa uma tecnologia de LED SMD madura. As tendências gerais na indústria de LED que contextualizam este componente incluem a busca contínua pormaior eficiência(mais lúmens por watt), o que permite uma saída mais brilhante com a mesma corrente ou o mesmo brilho com menor consumo de energia e menos calor. Há também uma tendência paramaior consistência de cor e binning mais apertadopara atender às demandas de aplicações de exibição e iluminação. Além disso,a miniaturizaçãocontinua, com pegadas de encapsulamento ainda menores (ex., 0402, 0201 métrico) tornando-se comuns para aplicações com restrições de espaço. Finalmente,fiabilidade e robustez aprimoradas, incluindo classificações ESD mais altas e melhor resistência à humidade, são áreas-chave de desenvolvimento para expandir o uso de LED para ambientes mais exigentes, como iluminação automotiva.