Ficha Técnica LED SMD 19-21 Azul - Dimensões 2.0x1.25x0.8mm - Tensão 2.7-3.7V - Potência 75mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LED SMD 19-21 é um dispositivo compacto de montagem em superfície, projetado para aplicações eletrónicas modernas que requerem soluções confiáveis de sinalização ou retroiluminação. A sua principal vantagem reside na sua pegada significativamente reduzida em comparação com os LEDs tradicionais com terminais, permitindo uma maior densidade de componentes nas placas de circuito impresso (PCBs). Esta miniaturização contribui diretamente para designs de produtos finais mais pequenos, reduz os requisitos de armazenamento de componentes e economiza peso, tornando-o ideal para dispositivos portáteis e com restrições de espaço.

O dispositivo é construído utilizando um chip semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio), que emite luz azul. O encapsulamento é uma resina transparente, permitindo a máxima saída de luz. É um tipo monocromático, fornecido em fita de 8mm montada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro para compatibilidade com equipamentos de montagem automática pick-and-place de alta velocidade. O produto é totalmente compatível com processos de soldagem sem chumbo (Pb-free), incluindo reflow por infravermelhos e fase de vapor. Além disso, adere a normas ambientais e de segurança fundamentais: está dentro das versões compatíveis com RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), cumpre os regulamentos REACH da UE e é livre de halogéneos (com Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm e a sua soma <1500 ppm).

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação sob ou nestas condições não é garantida.

• Tensão Reversa (V_R):5V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta (I_F):20mA (contínua). Esta é a corrente máxima recomendada para operação confiável a longo prazo.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):40mA, permitida apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10 a 1kHz).
• Dissipação de Potência (P_d):75mW. Esta é a potência máxima que a embalagem pode dissipar sem exceder os seus limites térmicos.
• Descarga Eletrostática (ESD):Classificação Modelo Corpo Humano (HBM) de 150V. Precauções adequadas de manuseio ESD são essenciais durante a montagem.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. O dispositivo é funcional dentro desta faixa de temperatura ambiente.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem (T_sol):Pico do perfil de reflow a 260°C por um máximo de 10 segundos. A temperatura da ponta do ferro de soldar manual não deve exceder 350°C por 3 segundos.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos numa condição de teste padrão de temperatura ambiente (T_a) de 25°C e corrente direta (I_F) de 20mA, salvo indicação em contrário. Eles definem o desempenho central de saída de luz e elétrico.

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de um mínimo de 72,0 mcd a um máximo de 180,0 mcd. O valor típico situa-se dentro desta faixa de binning (ver Secção 3).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):Aproximadamente 100 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade do seu valor de pico.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):Tipicamente 468 nanómetros (nm). Este é o comprimento de onda no qual a emissão espectral é mais forte.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 465,0 nm a 475,0 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, definindo a cor.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):Tipicamente 25 nm. Isto mede a largura do espectro emitido a metade da sua intensidade máxima.
• Tensão Direta (V_F):Varia de 2,70V a 3,70V a 20mA. Esta é a queda de tensão no LED durante a operação.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 50 μA quando uma tensão reversa de 5V é aplicada. O dispositivo não foi projetado para operação em polarização reversa.

Notas Importantes:As tolerâncias são especificadas como ±11% para Intensidade Luminosa, ±1nm para Comprimento de Onda Dominante e ±0,1V para Tensão Direta. A condição de tensão reversa de 5V é para testar I_R only.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir cor e brilho consistentes em aplicações de produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave. Isto permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos específicos da aplicação.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Binning em I_F= 20mA. Os códigos indicam níveis de brilho ascendentes.

• Q1:72,0 – 90,0 mcd
• Q2:90,0 – 112,0 mcd
• R1:112,0 – 140,0 mcd
• R2:140,0 – 180,0 mcd

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Binning em I_F= 20mA. Define o tom preciso de azul.

• X:465,0 – 470,0 nm
• Y:470,0 – 475,0 nm

3.3 Binning de Tensão Direta

Binning em I_F= 20mA. Importante para projetar circuitos limitadores de corrente e garantir brilho uniforme em strings paralelas.

• 10:2,70 – 2,90 V
• 11:2,90 – 3,10 V
• 12:3,10 – 3,30 V
• 13:3,30 – 3,50 V
• 14:3,50 – 3,70 V

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que são cruciais 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 de luz aumenta com a corrente direta, mas não linearmente. Tendencialmente a saturar em correntes mais altas. Operar significativamente acima dos 20mA recomendados pode resultar em retornos decrescentes em brilho, enquanto aumenta o calor e acelera a degradação.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

A eficiência do LED diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta curva mostra tipicamente um declínio gradual na saída de luz à medida que a temperatura ambiente aumenta de -40°C a +85°C. Uma gestão térmica adequada na aplicação é necessária para manter o brilho consistente.

4.3 Curva de Derating da Corrente Direta

Este gráfico define a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura aumenta, a corrente máxima permitida deve ser reduzida para permanecer dentro dos limites de dissipação de potência do dispositivo e evitar sobreaquecimento.

4.4 Tensão Direta vs. Corrente Direta

Esta característica IV (Corrente-Tensão) é de natureza exponencial. Uma pequena alteração na tensão direta resulta numa grande alteração na corrente, destacando a necessidade crítica de um driver de corrente constante ou de um resistor em série bem calculado.

4.5 Distribuição Espectral

O gráfico espectral mostra um único pico centrado em torno de 468 nm, confirmando a saída monocromática azul. A largura de banda típica de 25nm indica a pureza espectral da luz emitida.

4.6 Diagrama de Radiação

Este gráfico polar representa visualmente o ângulo de visão, mostrando a intensidade luminosa relativa em diferentes ângulos do eixo central do LED, confirmando o ângulo de visão de aproximadamente 100 graus.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O LED SMD 19-21 tem uma pegada retangular compacta. As dimensões-chave (em milímetros) são aproximadamente 2,0mm de comprimento, 1,25mm de largura e 0,8mm de altura. As tolerâncias são tipicamente ±0,1mm, salvo indicação em contrário. A embalagem apresenta uma marca de identificação do cátodo, essencial para a orientação correta durante a montagem da PCB.

5.2 Identificação da Polaridade

A polaridade correta é obrigatória para a operação. A embalagem inclui uma marca distinta do cátodo. Consulte sempre o desenho da embalagem para identificar esta marca no componente físico e alinhá-la com a marcação correspondente na pegada da PCB.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Requisito de Limitação de Corrente

Crítico:Um resistor limitador de corrente externo ou um circuito driver de corrente constante DEVE ser usado em série com o LED. A característica IV exponencial significa que um pequeno aumento na tensão de alimentação pode causar um grande surto, potencialmente destrutivo, na corrente direta.

6.2 Perfil de Soldagem por Reflow

O dispositivo é adequado para soldagem por reflow sem chumbo. O perfil de temperatura recomendado é o seguinte:

• Pré-aquecimento:150–200°C durante 60–120 segundos.
• Tempo Acima do Líquidus (217°C):60–150 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.
• Tempo Dentro de 5°C do Pico:Máximo de 10 segundos.
• Taxa de Aquecimento:Máximo 3°C/segundo até 217°C, depois máximo 6°C/segundo até ao pico.
• Taxa de Arrefecimento:Arrefecimento controlado é recomendado.

Nota:A soldagem por reflow não deve ser realizada mais de duas vezes no mesmo dispositivo.

6.3 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, é necessário extremo cuidado:

• Use um ferro de soldar com temperatura da ponta não superior a 350°C.
• Limite o tempo de contacto a um máximo de 3 segundos por terminal.
• Use um ferro com potência nominal de 25W ou menos.
• Permita um mínimo de 2 segundos entre a soldagem de cada terminal para evitar stress térmico.

6.4 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os componentes são embalados num saco de barreira resistente à humidade com dessecante.

• Não abrao saco até estar pronto para uso.
• Após a abertura, os LEDs não utilizados devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de Humidade Relativa.
• A "Vida Útil" após a abertura do saco é de 168 horas (7 dias).
• Se os componentes excederem este tempo ou o indicador de dessecante mudar de cor, é necessária uma secagem: 60°C ±5°C durante 24 horas antes do reflow.

6.5 Retrabalho e Reparo

O retrabalho após a soldagem é fortemente desencorajado. Se for absolutamente inevitável, use um ferro de soldar de dupla cabeça para aquecer simultaneamente ambos os terminais e levantar o componente uniformemente para evitar stress mecânico nas juntas de solda ou na embalagem do LED. Verifique sempre a funcionalidade do dispositivo após qualquer retrabalho.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Embalagem Padrão

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro. Cada bobina contém 3000 peças. A largura da fita é de 8mm.

7.2 Dimensões da Bobina e da Fita

Desenhos mecânicos detalhados para o cubo da bobina, flange e bolsos da fita transportadora são fornecidos na ficha técnica, com tolerâncias padrão de ±0,1mm.

7.3 Informações da Etiqueta

A etiqueta da bobina contém informações críticas para rastreabilidade e aplicação correta:

• CPN:Número de Peça do Cliente (se atribuído).
• P/N:Número de Produto do Fabricante (ex.: 19-21/BHC-ZQ1R2N/3T).
• QTY:Quantidade de embalagem por bobina.
• CAT:Código de bin de Intensidade Luminosa (ex.: R1).
• HUE:Código de bin de Comprimento de Onda Dominante/Cor (ex.: X).
• REF:Código de bin de Tensão Direta (ex.: 12).
• LOT No:Número de lote de fabrico para rastreabilidade.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Retroiluminação:Ideal para indicadores de painel de instrumentos, interruptores de membrana, teclados e iluminação de símbolos devido ao seu tamanho pequeno e ângulo de visão uniforme.
• Equipamento de Telecomunicações:Indicadores de estado e retroiluminação para telefones, máquinas de fax e hardware de rede.
• Retroiluminação Plana de LCD:Pode ser usado em matrizes para fornecer iluminação lateral para pequenos ecrãs LCD.
• Uso Geral como Indicador:Estado de energia, seleção de modo e indicadores de alerta numa vasta gama de eletrónica de consumo e industrial.

8.2 Considerações de Projeto

• Projeto do Circuito:Implemente sempre uma regulação de corrente adequada. Para projetos simples limitados por resistor, calcule o valor do resistor usando a tensão direta máxima (V_F) do bin para garantir que a corrente nunca exceda 20mA sob as piores condições.
• Layout da PCB:Certifique-se de que o padrão das almofadas de solda corresponde à pegada recomendada. Forneça alívio térmico adequado se o LED for acionado nos seus valores máximos ou próximo deles.
• Projeto Óptico:A lente transparente proporciona um amplo ângulo de visão. Para luz focada ou difusa, podem ser necessárias lentes externas ou guias de luz.
• Proteção ESD:Incorpore diodos de proteção ESD em linhas sensíveis se o LED estiver num local acessível ao utilizador, uma vez que a classificação HBM de 150V é relativamente baixa.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs maiores, de orifício passante, o pacote SMD 19-21 oferece vantagens decisivas para a eletrónica moderna:

• Tamanho & Peso:Drasticamente mais pequeno e leve, permitindo a miniaturização.
• Custo de Montagem:Permite montagem de PCB totalmente automatizada e de alta velocidade, reduzindo custos de mão de obra.
• Confiabilidade:A construção de montagem em superfície geralmente oferece melhor resistência a vibrações e choques mecânicos do que dispositivos com terminais.
• Caminho Térmico:O pacote SMD pode ter um caminho térmico mais direto para a PCB, ajudando na dissipação de calor quando devidamente projetado.
• Dentro do segmento de LED SMD azul, os principais diferenciadores para esta peça são a sua combinação específica de brilho (até 180mcd), binning preciso de comprimento de onda e conformidade com rigorosas normas livres de halogéneos e REACH, o que pode ser crítico para certos mercados e projetos ambientalmente conscientes.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

10.1 Qual valor de resistor devo usar com uma fonte de 5V?

Usando a Lei de Ohm (R = (V_supply- V_F) / I_F) e assumindo o pior caso (mais baixo) V_Fde 2,7V para garantir que a corrente nunca exceda 20mA: R = (5V - 2,7V) / 0,020A = 115 ohms. O valor padrão mais próximo e superior (ex.: 120 ohms) deve ser usado. Verifique sempre a corrente com o V_Freal do seu bin específico.

10.2 Posso acionar este LED a 30mA para obter mais brilho?

Não é recomendado. O Valor Máximo Absoluto para corrente direta contínua é 20mA. Exceder esta classificação reduz a confiabilidade a longo prazo, aumenta a temperatura da junção e acelera a depreciação de lúmens, podendo levar a falhas prematuras.

10.3 Por que o processo de armazenamento e secagem é tão importante?

Os pacotes plásticos SMD podem absorver humidade da atmosfera. Durante o processo de soldagem por reflow de alta temperatura, esta humidade retida pode expandir-se rapidamente, causando delaminação interna ou "efeito pipoca" que racha a embalagem ou danifica o chip. A rotulagem de sensibilidade à humidade e os procedimentos de secagem previnem este modo de falha.

10.4 Como interpreto os códigos de bin (ex.: Q1, X, 12) na minha bobina?

Estes códigos especificam o grupo de desempenho dos seus LEDs. Por exemplo, "Q1" significa intensidade luminosa entre 72-90 mcd, "X" significa comprimento de onda dominante entre 465-470 nm e "12" significa tensão direta entre 3,10-3,30V. Usar peças do mesmo bin garante consistência no brilho e cor em todo o seu produto.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetando um painel de status com múltiplos LEDs.Um projetista está a criar um painel de controlo com dez LEDs indicadores azuis. Para garantir brilho uniforme, eles especificam LEDs do mesmo bin de intensidade luminosa (ex.: R1). Eles alimentam os LEDs a partir de uma linha de 3,3V. Usar o V_Fmáximo do bin 14 (3,7V) no cálculo do resistor resultaria numa resistência negativa, então eles devem usar um bin mais baixo ou uma tensão de alimentação mais alta. Eles escolhem o bin 12 (V_Fmáx. 3,3V). O cálculo com um V_Ftípico de 3,2V dá R = (3,3V - 3,2V) / 0,020A = 5 ohms. Um resistor pequeno é necessário, e a corrente real será muito sensível à variação de V_F. Neste caso, um driver de corrente constante para múltiplos LEDs seria uma solução mais robusta do que resistores individuais, fornecendo brilho estável independentemente de pequenas diferenças de V_Fentre unidades.

12. Princípio de Funcionamento

O LED 19-21 opera no princípio da eletroluminescência numa junção p-n semicondutora. A região ativa é composta por InGaN. Quando uma tensão direta que excede o limiar de ativação do díodo 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 da luz emitida—neste caso, luz azul em torno de 468 nm. A resina epóxi transparente encapsulante protege o chip semicondutor, fornece estabilidade mecânica e atua como uma lente para moldar o padrão de saída de luz.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs SMD como o pacote 19-21 é impulsionado pela tendência contínua de miniaturização, maior eficiência e maior confiabilidade na fabricação eletrónica. As principais tendências neste setor incluem:

• Aumento da Eficiência:A investigação contínua em ciência dos materiais visa melhorar a eficiência quântica interna dos chips de InGaN, produzindo maior intensidade luminosa (mcd) para a mesma corrente de entrada (mA), ou a mesma saída com menor consumo de energia.
• Gestão Térmica Melhorada:Avanços em materiais de embalagem e tecnologias de fixação do chip permitem uma melhor dissipação de calor do chip, permitindo correntes de acionamento mais altas ou maior longevidade a correntes padrão.
• Consistência de Cor Aprimorada:Tolerâncias de binning mais apertadas e processos de fabricação mais avançados a nível de wafer levam a uma redução da variação no comprimento de onda dominante e na intensidade luminosa, o que é crítico para aplicações que requerem aparência uniforme.
• Conformidade Ambiental Mais Ampla:A mudança para livre de halogéneos e conformidade mais rigorosa com RoHS/REACH, como visto neste componente, está a tornar-se padrão, refletindo o foco da indústria na sustentabilidade ambiental e segurança dos materiais.
• Integração:Uma tendência mais ampla envolve integrar eletrónica de controlo (como drivers de corrente constante ou controladores PWM) diretamente com o chip do LED em tipos de pacotes mais avançados, simplificando o projeto do circuito para o utilizador final.