Ficha Técnica do LED SMD 19-117/BHC-ZL1M2RY/3T - Azul 468nm - 2.8x3.5x0.8mm - 3.1V - 40mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 19-117/BHC-ZL1M2RY/3T é um LED azul compacto de montagem em superfície, projetado para aplicações eletrónicas modernas que exigem alta fiabilidade e montagem eficiente. Este componente representa um avanço significativo face aos LEDs tradicionais com terminais, oferecendo benefícios substanciais em termos de utilização do espaço na placa e eficiência de fabrico.

1.1 Vantagens Principais e Posicionamento do Produto

A principal vantagem deste LED é a sua pegada miniatura, que permite diretamente o design de placas de circuito impresso (PCBs) mais pequenas. Esta redução de tamanho contribui para uma maior densidade de componentes, permitindo funcionalidades mais complexas num espaço limitado. Além disso, os requisitos de armazenamento reduzidos, tanto para os componentes como para o equipamento montado final, levam a poupanças gerais de custos em logística e invólucro do produto.

A sua construção leve torna-o particularmente adequado para dispositivos eletrónicos portáteis e miniatura, onde o peso é um fator de design crítico. O componente é fornecido em fita padrão da indústria de 8mm montada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, garantindo total compatibilidade com equipamentos de montagem automática pick-and-place de alta velocidade, o que é essencial para produção em massa.

1.2 Aplicações e Mercados-Alvo

Este LED é versátil e encontra utilização em várias áreas de aplicação-chave. Um caso de uso primário é a retroiluminação de painéis de instrumentos, indicadores de tablier e interruptores de membrana, onde a sua saída azul consistente proporciona uma iluminação clara. No setor das telecomunicações, serve como indicadores de estado e retroiluminação de teclados em dispositivos como telefones e máquinas de fax.

Também é utilizado para soluções de retroiluminação plana atrás de ecrãs de cristais líquidos (LCDs), símbolos e várias interfaces de interruptores. A sua natureza de propósito geral significa que pode ser adaptado para uma vasta gama de aplicações de indicadores de consumo, industriais e automóveis onde é necessária uma fonte de luz azul fiável.

2. Especificações Técnicas e Interpretação Aprofundada

Compreender os valores máximos absolutos é crucial para garantir a fiabilidade a longo prazo e prevenir falhas prematuras do LED num circuito de aplicação.

2.1 Valores Máximos Absolutos

O dispositivo está classificado para uma corrente direta contínua (IF) de 10 mA. Exceder este valor irá gerar calor excessivo, degradando a junção semicondutora interna e levando a uma diminuição rápida da saída luminosa e eventual falha catastrófica. Para operação em pulso, é permitida uma corrente direta de pico (IFP) de 40 mA, mas apenas sob um ciclo de trabalho estrito de 1/10 a uma frequência de 1 kHz. Isto permite momentos breves de maior brilho sem sobreaquecimento.

A dissipação total de potência (Pd) não deve exceder 40 mW, que é uma função da corrente direta e da tensão. As faixas de temperatura de operação e armazenamento são especificadas de -40°C a +85°C e de -40°C a +90°C, respetivamente, indicando adequação para ambientes severos. O componente oferece um grau de proteção contra descarga eletrostática (ESD), classificado em 2000V de acordo com o Modelo do Corpo Humano (HBM), que é um nível padrão para manuseamento num ambiente controlado, mas ainda assim exige precauções adequadas de ESD durante a montagem.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Sob condições de teste padrão (temperatura ambiente Ta=25°C e uma corrente direta de 5 mA), o LED exibe parâmetros de desempenho-chave. A intensidade luminosa (Iv) tem uma gama típica, com valores mínimos e máximos definidos pelo sistema de binning detalhado mais tarde. O ângulo de visão (2θ1/2) é um amplo 120 graus, proporcionando um padrão de emissão difuso e amplo, adequado para iluminação de área em vez de um feixe focado.

As características espectrais são centrais para a sua cor azul. O comprimento de onda de pico (λp) é tipicamente 468 nanómetros (nm), enquanto o comprimento de onda dominante (λd) situa-se entre 465,0 nm e 475,0 nm. A largura de banda espectral (Δλ) é de aproximadamente 25 nm, definindo a pureza da cor azul. A tensão direta (VF) necessária para atingir a corrente de teste de 5 mA varia de 2,50V a 3,10V. Este parâmetro é crítico para o design do circuito, pois determina a queda de tensão no LED e o valor necessário do resistor limitador de corrente.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho. Este sistema permite aos designers selecionar componentes que cumpram critérios mínimos específicos para a sua aplicação.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A saída luminosa é categorizada em quatro bins distintos: L1, L2, M1 e M2. O bin L1 representa a gama de saída mais baixa (11,5 - 14,5 mcd), enquanto o bin M2 representa a mais alta (22,5 - 28,5 mcd). Os designers podem especificar um código de bin para garantir um nível mínimo de brilho para o seu produto, o que é essencial para aplicações que requerem iluminação uniforme do painel ou que cumpram padrões de visibilidade específicos.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A cor da luz azul é controlada através do binning do comprimento de onda dominante. São definidos dois bins: 'X' (465,0 - 470,0 nm) e 'Y' (470,0 - 475,0 nm). O bin 'X' produz um comprimento de onda ligeiramente mais curto, um azul mais profundo, enquanto o bin 'Y' tem um comprimento de onda ligeiramente mais longo, tendendo para um tom azul-ciano. Isto permite a correspondência de cores entre diferentes LEDs numa matriz ou garantir um tom azul específico por razões de marca ou estética.

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em três categorias: 9 (2,50 - 2,70V), 10 (2,70 - 2,90V) e 11 (2,90 - 3,10V). Conhecer o bin de tensão é vital para projetar um circuito de acionamento eficiente. Utilizar LEDs do mesmo bin de tensão ou de um bin conhecido minimiza as variações de corrente e brilho quando vários LEDs são ligados em paralelo sem regulação de corrente individual.

4. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas características fornecidas oferecem uma visão profunda do comportamento do LED sob várias condições operacionais, o que é necessário para um design de sistema robusto.

4.1 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

A curva que mostra a intensidade luminosa relativa em função da corrente direta é tipicamente não linear. A saída aumenta com a corrente, mas acabará por saturar. Mais importante, operar acima da corrente recomendada leva a uma temperatura de junção excessiva, o que não só reduz a eficiência como também encurta a vida útil do dispositivo. Esta curva ajuda os designers a encontrar o equilíbrio ideal entre o brilho desejado e a longevidade operacional.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

O desempenho do LED é altamente dependente da temperatura. À medida que a temperatura ambiente aumenta, a saída luminosa geralmente diminui. Esta curva quantifica esse derating. Para aplicações sujeitas a altas temperaturas (por exemplo, dentro de um painel de instrumentos automóvel ou perto de outros componentes geradores de calor), estes dados são essenciais para garantir que o LED permaneça suficientemente brilhante em todas as condições de operação. Pode ser necessário projetar para um bin de maior brilho ou implementar estratégias de gestão térmica.

4.3 Curva de Derating da Corrente Direta

Esta é, sem dúvida, a curva mais crítica para a fiabilidade. Define a corrente direta contínua máxima permitida a qualquer temperatura ambiente dada. À medida que a temperatura aumenta, a corrente segura máxima diminui. Respeitar esta curva de derating previne a fuga térmica e garante que o LED opera dentro da sua área de operação segura (SOA), o que é fundamental para atingir a vida útil especificada.

4.4 Distribuição Espectral e Padrão de Radiação

O gráfico de distribuição espectral mostra a intensidade da luz emitida em diferentes comprimentos de onda, centrada em torno de 468 nm. O diagrama do padrão de radiação (frequentemente um gráfico polar) ilustra como a luz é emitida espacialmente do encapsulamento. O amplo ângulo de visão de 120 graus confirma um padrão de emissão Lambertiano ou quase Lambertiano, onde a intensidade é mais alta perpendicularmente ao chip e diminui em ângulos mais amplos.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento e Tolerâncias

O LED apresenta um encapsulamento SMD padrão. As dimensões críticas incluem o tamanho do corpo, que dita o padrão de soldadura na PCB, e a colocação dos terminais do ânodo e cátodo. O desenho dimensional especifica todas as medidas-chave com uma tolerância padrão de ±0,1 mm, salvo indicação em contrário. Esta informação é usada para criar a pegada na PCB, garantindo uma soldadura e alinhamento adequados.

5.2 Identificação de Polaridade e Design dos Pads

A polaridade correta é essencial para o funcionamento do LED. O desenho do encapsulamento na ficha técnica indica claramente o ânodo e o cátodo. Tipicamente, um dos pads pode estar marcado ou ter uma forma diferente (por exemplo, um entalhe ou uma borda chanfrada) no próprio componente para identificação visual sob ampliação. O layout recomendado dos pads na PCB garante uma junta de soldadura fiável e uma ligação térmica e elétrica adequada.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

O manuseamento e soldadura adequados são críticos para manter o desempenho e a fiabilidade do LED.

6.1 Parâmetros de Soldadura por Reflow

O componente é compatível com processos de reflow por infravermelhos e fase de vapor. É fornecida uma curva de temperatura específica para soldadura sem chumbo. Os parâmetros-chave incluem uma fase de pré-aquecimento (150-200°C durante 60-120 segundos), um tempo acima do líquido (217°C) de 60-150 segundos, e uma temperatura de pico não superior a 260°C durante um máximo de 10 segundos. As taxas máximas de aquecimento e arrefecimento também são especificadas para prevenir choque térmico. É fortemente recomendado que a soldadura por reflow não seja realizada mais de duas vezes para evitar danos nas ligações internas por fio ou na lente de epóxi.

6.2 Precauções para Soldadura Manual e Retrabalho

Se a soldadura manual for inevitável, deve ter-se extremo cuidado. A temperatura da ponta do ferro de soldar deve estar abaixo de 350°C, e o tempo de contacto com cada terminal não deve exceder 3 segundos. Recomenda-se um ferro de baixa potência (≤25W). É fornecida uma advertência significativa: os danos ocorrem frequentemente durante a soldadura manual. Para retrabalho, deve ser usado um ferro de soldar de dupla cabeça especializado para componentes SMD, para aquecer simultaneamente ambos os terminais e levantar o componente sem stressar as juntas de soldadura ou o corpo do LED.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Os LEDs são embalados num saco de barreira resistente à humidade com dessecante para prevenir a absorção de humidade atmosférica. O saco não deve ser aberto até que os componentes estejam prontos para uso na produção. Uma vez aberto, os LEDs devem ser utilizados dentro de 168 horas (7 dias) se armazenados em condições de ≤30°C e ≤60% de humidade relativa. Se este tempo de exposição for excedido, é necessário um tratamento de secagem (60 ±5°C durante 24 horas) para remover a humidade e prevenir "popcorning" ou delaminação durante o processo de reflow a alta temperatura.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

O produto é fornecido em formato de fita e bobina para montagem automática. As dimensões da fita transportadora, o tamanho do bolso e as dimensões da bobina são especificadas. Cada bobina contém 3000 peças. Os materiais da bobina e da fita são projetados para serem resistentes à humidade, protegendo os componentes durante o armazenamento e transporte.

7.2 Explicação do Rótulo e Numeração do Modelo

O rótulo da embalagem contém vários campos-chave: o número de peça do cliente (CPN), o número de peça do fabricante (P/N), a quantidade de embalagem (QTY) e os códigos de binning específicos para intensidade luminosa (CAT), comprimento de onda dominante (HUE) e tensão direta (REF). O número de lote (LOT No.) também é fornecido para rastreabilidade. Compreender esta rotulagem é essencial para verificar se os componentes recebidos correspondem às especificações encomendadas.

8. Considerações de Design para Aplicação

8.1 Design do Circuito e Limitação de Corrente

A regra de design mais crítica é a utilização obrigatória de um resistor limitador de corrente em série (ou um driver de corrente constante para aplicações avançadas). A tensão direta do LED tem um coeficiente de temperatura negativo e uma tolerância de fabrico. Um ligeiro aumento na tensão de alimentação sem limitação de corrente pode causar um grande aumento, potencialmente destrutivo, na corrente. O valor do resistor é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_{alimentação}- V_F) / I_F, onde V_Fe I_Fsão os pontos de operação pretendidos.

8.2 Gestão Térmica na Aplicação Final

Embora o próprio LED seja pequeno, gerir o seu calor é importante para o desempenho e vida útil. Os designers devem considerar o percurso térmico desde os pads de soldadura do LED até à PCB e, potencialmente, até a um dissipador de calor. Utilizar uma PCB com área de cobre adequada (pads de alívio térmico) em torno da pegada do LED pode ajudar a dissipar o calor. As curvas de derating devem ser consultadas para aplicações com altas temperaturas ambientes.

8.3 Integração Óptica

Para aplicações de retroiluminação ou indicadores, considere o percurso óptico. O amplo ângulo de visão é benéfico para iluminar uniformemente um difusor ou guia de luz. A distância entre o LED e a superfície iluminada, bem como o uso de refletores ou lentes, afetará o brilho e uniformidade finais. A cor azul também pode ser convertida em branco ou outras cores usando lentes revestidas com fósforo ou técnicas de fósforo remoto em algumas aplicações.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com as tecnologias de LED mais antigas de orifício passante, este LED SMD oferece desempenho superior em áreas-chave. A ausência de terminais elimina a indutância parasita e permite comutação de maior frequência se usado em modo de pulso, embora esta não seja uma aplicação típica. A menor massa térmica do encapsulamento SMD pode permitir uma resposta térmica mais rápida, mas também significa que o calor deve ser conduzido de forma mais eficiente através da PCB.

Dentro da categoria de LEDs SMD azuis, o 19-117 diferencia-se pela sua combinação específica de tamanho de encapsulamento (permitindo layouts muito densos), ângulo de visão amplo (para iluminação ampla) e sistema de binning abrangente (para flexibilidade e consistência de design). A sua conformidade com as normas RoHS, REACH e sem halogéneos torna-o adequado para mercados globais com regulamentações ambientais rigorosas.

10. Perguntas Frequentes (FAQ) Baseadas em Parâmetros Técnicos

10.1 Que valor de resistência devo usar com uma alimentação de 5V?

Usando a tensão direta máxima (3,10V do bin 11) e uma corrente-alvo de 5 mA para brilho padrão: R = (5V - 3,10V) / 0,005A = 380 Ohms. O valor padrão mais próximo é 390 Ohms. Recalculando com 390 Ohms dá I_F= (5V - 3,10V) / 390 = ~4,87 mA, o que é seguro. Utilize sempre o V_Fmáximo do seu bin selecionado para este cálculo para garantir que a corrente nunca excede o limite.

10.2 Posso alimentar este LED a 20 mA para maior brilho?

Não. O valor máximo absoluto da corrente direta contínua é de 10 mA. Operar a 20 mA excederia esta classificação, causando sobreaquecimento severo, decaimento luminoso rápido e falha quase certa. Para obter maior brilho, selecione um LED de um bin de intensidade luminosa mais alto (M1 ou M2) ou use vários LEDs, não uma corrente mais alta.

10.3 Como interpreto os códigos de binning no rótulo?

Os campos do rótulo CAT, HUE e REF correspondem aos bins. Por exemplo, um rótulo que mostre CAT: M2, HUE: X, REF: 10 significa que os LEDs nessa bobina têm uma intensidade luminosa entre 22,5 e 28,5 mcd (M2), um comprimento de onda dominante entre 465,0 e 470,0 nm (X) e uma tensão direta entre 2,70 e 2,90V (10).

11. Exemplos Práticos de Design e Utilização

11.1 Conjunto de Indicadores de Painel de Instrumentos

Num painel de instrumentos automóvel, vários LEDs 19-117 podem ser usados atrás de uma lente de policarbonato para iluminar símbolos de aviso (por exemplo, luzes de estrada, pisca). Os designers selecionariam um bin de brilho específico (por exemplo, M1) para garantir visibilidade sob condições de luz solar intensa. Os LEDs seriam acionados pelo sistema de 12V do veículo através de uma rede de resistores limitadores de corrente ou de um circuito integrado driver de LED dedicado. O amplo ângulo de visão garante que o símbolo é iluminado uniformemente. A alta faixa de temperatura de operação (-40 a +85°C) é essencial para este ambiente severo.

11.2 Indicador de Estado de Baixa Potência

Para um dispositivo de consumo alimentado pela rede, como um router ou carregador, um único LED 19-117 fornece uma indicação clara de ligado/estado. Alimentado a 5 mA a partir de uma linha USB de 5V ou de uma linha lógica de 3,3V (com um resistor calculado apropriadamente), consome muito pouca energia. A cor azul está frequentemente associada ao estado "ativo" ou "ligado". O seu tamanho pequeno permite que se encaixe nos perfis cada vez mais finos da eletrónica moderna.

12. Princípio de Funcionamento

O LED 19-117 é uma fonte de luz semicondutora. O seu núcleo é um chip composto por materiais como nitreto de gálio e índio (InGaN), que formam uma junção p-n. Quando uma tensão direta que excede o potencial intrínseco da junção é aplicada, eletrões e lacunas são injetados através da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam, a energia é libertada na forma de fotões (luz). A energia específica da banda proibida do material InGaN determina o comprimento de onda dos fotões emitidos, neste caso, cerca de 468 nm, que é percebido como luz azul. A lente de epóxi encapsula o chip, fornece proteção mecânica e molda a luz emitida no padrão de radiação desejado.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

O LED 19-117 insere-se na tendência mais ampla da miniaturização da eletrónica e da transição da tecnologia de orifício passante para a de montagem em superfície. Esta mudança permite a montagem automática de alto volume, reduzindo os custos de fabrico e melhorando a fiabilidade ao eliminar etapas de soldadura manual. Na indústria de LED especificamente, os desenvolvimentos em curso focam-se no aumento da eficácia luminosa (mais saída de luz por watt de entrada elétrica), na melhoria da consistência e saturação da cor e no aumento da fiabilidade em condições de alta temperatura e alta corrente. Embora este seja um LED azul padrão, a ciência dos materiais subjacente e as técnicas de encapsulamento continuam a evoluir, impulsionando melhorias de desempenho nas gerações subsequentes de componentes.