Ficha Técnica LED SMD 19-118/BHC-ZL1M2QY/3T - Azul 468nm - 2.7-3.2V - 25mA - 95mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para um LED de montagem superficial (SMD) identificado como 19-118/BHC-ZL1M2QY/3T. Trata-se de um LED monocromático azul, projetado para montagens eletrónicas de alta densidade.

1.1 Vantagens Principais e Posicionamento

A principal vantagem deste componente é o seu encapsulamento SMD compacto, que permite reduções significativas no tamanho da placa e na pegada do equipamento em comparação com LEDs tradicionais do tipo "lead-frame". Esta miniaturização suporta uma maior densidade de componentes nas PCBs e reduz os requisitos de espaço de armazenamento. A natureza leve do encapsulamento torna-o particularmente adequado para aplicações miniaturizadas e com restrições de espaço. O produto é compatível com processos de fabrico sem chumbo e foi concebido para permanecer dentro dos padrões de conformidade RoHS.

1.2 Aplicações Alvo

Este LED é versátil e encontra utilização em várias áreas de aplicação chave:

• Retroiluminação:Ideal para indicadores de painel de instrumentos e iluminação de interruptores.
• Telecomunicações:Funciona como indicadores de estado e retroiluminação para dispositivos como telefones e máquinas de fax.
• Tecnologia de Visualização:Utilizado para retroiluminação plana de LCDs, interruptores e símbolos.
• Uso Geral:Adequado para uma vasta gama de tarefas de indicação e iluminação em eletrónica de consumo e industrial.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros de desempenho do LED sob condições de teste padrão (Ta=25°C).

2.1 Seleção do Dispositivo e Composição do Material

O chip do LED é construído utilizando material semicondutor de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN), responsável pela emissão de luz azul. A resina de encapsulamento é transparente, otimizando a saída de luz e a pureza da cor.

2.2 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. O funcionamento sob ou nestas condições não é garantido.

• Tensão Inversa (V_R):5 V - Exceder esta tensão em polarização inversa pode danificar a junção do LED.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA - A corrente DC máxima para operação confiável.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA (Ciclo de trabalho 1/10 @1KHz) - Adequada para operação pulsada, mas não para uso contínuo.
• Dissipação de Potência (P_d):95 mW - A potência máxima que o encapsulamento pode dissipar como calor.
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):2000 V - Indica um nível moderado de sensibilidade à ESD; são necessários procedimentos de manuseamento adequados.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C - A gama de temperatura ambiente para operação normal.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem:O dispositivo pode suportar soldagem por refluxo a 260°C durante 10 segundos ou soldagem manual a 350°C durante 3 segundos.

2.3 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros definem a saída de luz e o comportamento elétrico sob uma corrente de teste padrão de 5mA.

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de um mínimo de 11,5 mcd a um máximo de 28,5 mcd. O valor típico não é especificado, indicando que o desempenho é gerido através de um sistema de binning.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus (típico). Este amplo ângulo de visão torna-o adequado para aplicações que requerem iluminação ampla ou visibilidade a partir de múltiplos ângulos.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):468 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 465 nm a 475 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, intimamente relacionado com o ponto de cor.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):35 nm (típico). Define a dispersão do espetro emitido em torno do comprimento de onda de pico.
• Tensão Direta (V_F):Varia de 2,7 V a 3,2 V a 5mA. Os projetistas devem ter em conta esta gama de tensão ao selecionar resistências limitadoras de corrente.

Nota sobre Tolerâncias:A ficha técnica especifica tolerâncias de fabrico: Intensidade Luminosa (±11%), Comprimento de Onda Dominante (±1nm) e Tensão Direta (±0,05V). Estas são críticas para compreender a variação entre unidades individuais.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência nas aplicações, os LEDs são classificados ("binned") com base em parâmetros chave. Este dispositivo utiliza um sistema de binning tridimensional.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em quatro bins (L1, L2, M1, M2) com base na sua intensidade luminosa medida a I_F=5mA. Isto permite aos projetistas selecionar o grau de brilho necessário para a sua aplicação, garantindo uma aparência uniforme em designs com múltiplos LEDs.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A cor (matiz) é controlada através da classificação em dois bins de comprimento de onda: X (465-470 nm) e Y (470-475 nm). Isto minimiza a variação de cor dentro de uma montagem.

3.3 Binning de Tensão Direta

Os LEDs são classificados em cinco grupos (29 a 33) com base na sua queda de tensão direta a I_F=5mA. Conhecer o bin de V_Fpode ajudar a projetar circuitos de acionamento de corrente mais consistentes, especialmente quando os LEDs estão conectados em paralelo.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui várias curvas características que ilustram o comportamento do dispositivo sob condições variáveis. Estas são essenciais para um design de circuito robusto.

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente. É não linear, e operar acima da corrente recomendada leva a retornos decrescentes e aumento do calor.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Demonstra a característica IV do díodo. A tensão aumenta logaritmicamente com a corrente.
• Curva de Derating da Corrente Direta:Indica como a corrente direta contínua máxima permitida deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C para evitar sobreaquecimento.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra que a saída de luz tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta, uma consideração chave para a gestão térmica.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, centrado em torno de 468 nm com uma largura de banda típica de 35 nm.
• Diagrama de Radiação:Um gráfico polar que ilustra a distribuição espacial da intensidade luminosa, confirmando o ângulo de visão de 120 graus.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

A ficha técnica fornece um desenho dimensional detalhado do encapsulamento do LED. Dimensões críticas incluem o comprimento, largura e altura totais, bem como a colocação e o tamanho dos terminais soldáveis. Todas as tolerâncias não especificadas são ±0,1mm.

5.2 Design Recomendado para as Ilhas de Solda

É fornecido um layout sugerido para as ilhas de solda no design da PCB. A ficha técnica afirma explicitamente que isto é apenas para referência e deve ser modificado com base nos processos de fabrico individuais e requisitos térmicos. Um design adequado das ilhas é crucial para uma soldagem confiável e resistência mecânica.

6. Diretrizes para Soldagem e Montagem

A adesão a estas diretrizes é crítica para manter a fiabilidade e o desempenho do dispositivo.

6.1 Compatibilidade com Processos de Soldagem

O LED é compatível com processos de soldagem por refluxo por infravermelhos e por fase de vapor. É fornecida um perfil de temperatura detalhado para soldagem por refluxo sem chumbo, especificando pré-aquecimento, tempo acima do líquido (217°C), temperatura de pico (260°C máx. durante 10 seg. máx.) e taxas de arrefecimento. A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais do que duas vezes.

6.2 Precauções para Soldagem Manual

Se for necessária soldagem manual, a temperatura da ponta do ferro deve estar abaixo de 350°C, aplicada por não mais de 3 segundos por terminal. Recomenda-se um ferro de baixa potência (<25W), com um intervalo de mais de 2 segundos entre a soldagem de cada terminal para evitar choque térmico.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Os LEDs são embalados em sacos resistentes à humidade com dessecante.

• Antes de abrir:Armazenar a ≤30°C e ≤90% de HR.
• Após abrir:A "vida útil no chão de fábrica" é de 1 ano a ≤30°C e ≤60% de HR. As peças não utilizadas devem ser resseladas.
• Secagem:Se o indicador de dessecante mudar ou o tempo de armazenamento for excedido, secar a 60±5°C durante 24 horas antes de utilizar num processo de refluxo.

6.4 Notas Críticas de Aplicação

• Limitação de Corrente:Uma resistência limitadora de corrente externa éobrigatória. A característica IV exponencial do LED significa que uma pequena variação de tensão causa uma grande variação de corrente, o que pode levar a uma falha imediata (queima).
• Evitar Tensões Mecânicas:Não aplicar tensão mecânica ao LED durante o aquecimento (soldagem) ou por empenamento da PCB posteriormente.
• Reparação:Desaconselha-se a reparação após a soldagem. Se for inevitável, deve ser utilizado um ferro de soldar de dupla cabeça para aquecer simultaneamente ambos os terminais e evitar tensões térmicas prejudiciais. O impacto nas características do LED deve ser avaliado previamente.

7. Embalagem e Informações de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

O dispositivo é fornecido em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, compatível com equipamento automático de pick-and-place padrão. Cada bobina contém 3000 peças. São fornecidos desenhos dimensionais detalhados para a fita transportadora e a bobina.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém vários códigos:

• P/N:Número do Produto.
• CAT:Classe de Intensidade Luminosa (código de bin).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidade & Classe de Comprimento de Onda Dominante (código de bin).
• REF:Classe de Tensão Direta (código de bin).
• LOT No:Número de lote para rastreabilidade.

8. Considerações para o Design da Aplicação

8.1 Design do Circuito

Utilize sempre uma resistência em série para definir a corrente direta. Calcule o valor da resistência utilizando a tensão direta máxima da ficha técnica (3,2V) e a tensão de alimentação alvo para garantir que a corrente nunca excede 25mA nas piores condições. Considere o binning da tensão direta se estiver a projetar matrizes paralelas para garantir a partilha de corrente.

8.2 Gestão Térmica

Embora o encapsulamento seja pequeno, a dissipação de potência (até 95mW) gera calor. Utilize a curva de derating para limitar a corrente a altas temperaturas ambientes. Garanta que é utilizada uma área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas se operar a correntes elevadas ou em ambientes quentes para manter a temperatura da junção dentro dos limites e preservar a saída luminosa e a vida útil.

8.3 Integração Óptica

O ângulo de visão de 120 graus proporciona uma emissão ampla. Para aplicações que requerem luz focada, serão necessárias lentes ou refletores externos. A resina transparente é adequada para uso com ótica secundária.

9. Comparação e Posicionamento Técnico

Em comparação com LEDs de orifício passante, este tipo SMD oferece as claras vantagens da miniaturização, adequação para montagem automatizada e melhor desempenho em alta frequência devido à menor indutância parasita. Dentro do segmento de LEDs SMD azuis, os seus principais diferenciadores são a combinação específica de comprimento de onda de 468nm, amplo ângulo de visão de 120 graus e o detalhado sistema de binning de três parâmetros que permite alta consistência em aplicações exigentes. A classificação ESD de 2000V é padrão; designs em ambientes com maior risco de ESD podem requerer proteção externa adicional.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Por que é absolutamente necessária uma resistência limitadora de corrente?

R: A tensão direta do LED tem um coeficiente de temperatura negativo e uma tolerância de fabrico. Sem uma resistência, um pequeno aumento na tensão de alimentação ou uma queda na V_Fdevido ao aquecimento pode fazer com que a corrente suba incontrolavelmente, levando a uma fuga térmica rápida e à destruição.

P: Posso acionar este LED com uma alimentação de 3,3V sem uma resistência?

R: Não. Mesmo que 3,3V esteja dentro da gama de V_F(2,7-3,2V), a falta de um limite de corrente torna o circuito extremamente sensível a variações. A corrente poderia facilmente exceder o máximo de 25mA, danificando o LED.

P: O que significam os códigos de bin (L1, M2, X, Y, 30, 31) para o meu design?

R: Eles permitem especificar a consistência de brilho, cor e elétrica de que necessita. Para um display com múltiplos LEDs, especificar bins apertados (ex., todos M1 para intensidade, todos X para comprimento de onda) garante uma aparência uniforme. Conhecer o bin de V_Fajuda a prever o consumo de energia.

P: Quantas vezes posso soldar por refluxo este componente?

R: A ficha técnica especifica um máximo de dois ciclos de soldagem por refluxo. Cada ciclo submete o componente a tensão térmica, e exceder este limite pode comprometer as ligações internas ou o encapsulante.

11. Estudo de Caso de Design e Utilização

Cenário: Projetar um painel de indicadores de estado com 20 LEDs azuis uniformes.

1. Especificação:Selecionar bins para consistência. Escolher todos os LEDs do bin de intensidade M1 (18,0-22,5 mcd) e do bin de comprimento de onda X (465-470 nm) para garantir brilho e cor correspondentes.
2. Design do Circuito:Utilizando uma alimentação de 5V e uma corrente alvo de 20mA (abaixo dos 25mA máx. para margem). Usando a V_Fmáx. de 3,2V, calcular R = (5V - 3,2V) / 0,020A = 90 Ohms. Usar o próximo valor padrão (91 Ohms). Recalcular a corrente real com V_Fmín.: I = (5V - 2,7V) / 91 = ~25,3mA (ainda no limite, aceitável com binning). Uma abordagem mais segura é usar 100 Ohms.
3. Layout da PCB:Colocar as ilhas de solda recomendadas. Incluir um pequeno alívio térmico ligado a um plano de terra para ajudar a dissipar o calor, pois a potência total para 20 LEDs pode chegar a ~1,3W.
4. Montagem:Seguir o perfil de refluxo fornecido. Manter as bobinas seladas num armário seco até estarem prontas para uso na máquina pick-and-place.

12. Princípio de Funcionamento

Este é um dispositivo fotónico semicondutor. Quando uma tensão direta que excede a sua energia de banda proibida é aplicada através da junção p-n de InGaN, os eletrões e as lacunas recombinam-se. Neste sistema de material, a energia libertada durante a recombinação é emitida como fotões (luz) com um comprimento de onda correspondente à energia da banda proibida da liga de InGaN, que é projetada para produzir luz azul centrada em torno de 468 nm. A resina epóxi transparente do encapsulamento protege o chip, atua como uma lente para moldar a saída de luz e melhora a extração de luz do semicondutor.

13. Tendências Tecnológicas

Os LEDs azuis de InGaN representam uma tecnologia madura e fundamental. As tendências na indústria mais ampla de LEDs que influenciam componentes como este incluem:

• Aumento da Eficiência:O desenvolvimento contínuo visa melhorar a eficiência quântica interna (mais luz gerada por eletrão) e a eficiência de extração de luz (mais luz a escapar do chip).
• Miniaturização:A procura por dispositivos mais pequenos (como este LED SMD) continua, permitindo produtos eletrónicos cada vez mais compactos.
• Melhoria da Consistência da Cor:Processos avançados de crescimento epitaxial e de binning levam a distribuições de comprimento de onda e intensidade mais apertadas, reduzindo a necessidade de binning seletivo em algumas aplicações.
• Fiabilidade Aprimorada:Melhorias nos materiais de encapsulamento e tecnologias de fixação do chip visam aumentar a vida útil operacional e a resistência ao stress térmico e ambiental.

Este componente insere-se nestas tendências, oferecendo uma solução padronizada e confiável para aplicações de indicação e retroiluminação azuis onde o comprimento de onda específico e o tamanho do encapsulamento são requisitos chave.