Ficha Técnica do LED SMD 19-218/BHC-ZL1M2QY/3T - Azul - 5mA - Ângulo de Visão de 120° - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 19-218/BHC-ZL1M2QY/3T é um diodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações eletrónicas modernas e compactas. Este componente representa um avanço significativo em relação aos LEDs tradicionais com terminais, permitindo uma miniaturização substancial dos produtos finais. A sua proposta de valor central reside em possibilitar projetos de placas de circuito impresso (PCB) mais pequenos, maior densidade de componentes e redução do tamanho e peso geral do equipamento. Isto torna-o uma escolha ideal para aplicações onde o espaço e o peso são restrições críticas.

O LED é do tipo monocromático, emitindo luz azul, e é construído com materiais amigos do ambiente. É totalmente conforme com as principais regulamentações internacionais, incluindo a diretiva da União Europeia sobre Restrição de Substâncias Perigosas (RoHS), o regulamento REACH (Registo, Avaliação, Autorização e Restrição de Produtos Químicos) e os requisitos sem halogéneos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). O produto é fornecido em formato de fita e bobina compatível com equipamentos padrão de montagem pick-and-place automatizada, otimizando os processos de fabrico em grande volume.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED SMD derivam da sua pegada minúscula e construção leve. Ao eliminar os terminais volumosos, permite um uso mais eficiente da área da PCB. Isto traduz-se diretamente em invólucros de produto final mais pequenos, custos de materiais reduzidos e dispositivos mais leves para o utilizador final. A alta densidade de empacotamento alcançável com componentes SMD é crucial para a eletrónica moderna e rica em funcionalidades.

As aplicações-alvo para este LED são diversas, focando-se em funções de indicador e retroiluminação. Os mercados-chave incluem interiores automóveis (ex.: retroiluminação de painel de instrumentos e interruptores), equipamentos de telecomunicações (ex.: indicadores de estado e retroiluminação de teclado em telefones e faxes) e eletrónica de consumo (ex.: retroiluminação plana para ecrãs de cristais líquidos (LCD), interruptores e símbolos). A sua natureza de uso geral também o torna adequado para uma vasta gama de outras aplicações de indicador nos setores industrial e de consumo.

2. Especificações Máximas Absolutas e Parâmetros Técnicos

Compreender as especificações máximas absolutas é essencial para garantir operação fiável e prevenir falhas prematuras do dispositivo. Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente.

• Tensão Reversa (V_R):5 V. Exceder esta tensão no sentido inverso pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA. Esta é a corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA. Esta especificação de corrente pulsada (com ciclo de trabalho de 1/10 e frequência de 1 kHz) permite breves períodos de maior brilho, mas não deve ser usada para operação contínua.
• Dissipação de Potência (P_d):95 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o dispositivo pode dissipar como calor, calculada como o produto da tensão direta pela corrente direta.
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):150 V. Devem ser seguidas as devidas precauções de manuseamento ESD durante a montagem e manuseamento para evitar danos por eletricidade estática.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. O dispositivo é garantido para funcionar dentro desta gama de temperatura ambiente.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem:O dispositivo pode suportar soldagem por reflow com uma temperatura de pico de 260°C por até 10 segundos, ou soldagem manual a 350°C por até 3 segundos por terminal.

3. Características Eletro-Ópticas

As características eletro-ópticas são medidas numa condição de teste padrão de temperatura ambiente (T_a) de 25°C e corrente direta (I_F) de 5 mA, salvo indicação em contrário. Estes parâmetros definem a saída de luz e o comportamento elétrico do LED.

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de um mínimo de 11,5 milicandelas (mcd) a um máximo de 28,5 mcd. O valor típico não é especificado na tabela resumo, mas o sistema de binning fornece gamas específicas.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade a 0 graus (no eixo). Um ângulo de visão amplo como este é adequado para aplicações que requerem iluminação ampla ou visibilidade de múltiplos ângulos.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):468 nm. Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência atinge o seu máximo.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 465 nm a 475 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que corresponde à cor da luz do LED. É um parâmetro chave para a definição da cor.
• Largura de Banda de Radiação Espectral (Δλ):25 nm (típico). Isto define a largura do espectro emitido a metade da intensidade de pico.
• Tensão Direta (V_F):Varia de 2,7 V a 3,2 V a I_F= 5mA. Esta é a queda de tensão no LED quando está a conduzir corrente.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 50 μA quando uma tensão reversa (V_R) de 5V é aplicada.

Nota sobre Tolerâncias:A intensidade luminosa tem uma tolerância de ±11%, o comprimento de onda dominante tem uma tolerância de ±1 nm, e a tensão direta tem uma tolerância de ±0,05 V. Estas tolerâncias são consideradas no sistema de binning.

4. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave. Isto permite aos projetistas selecionar componentes que atendam a requisitos específicos de aplicação para uniformidade.

4.1 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.

• Bin L1:11,5 mcd a 14,5 mcd
• Bin L2:14,5 mcd a 18,0 mcd
• Bin M1:18,0 mcd a 22,5 mcd
• Bin M2:22,5 mcd a 28,5 mcd

4.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Os LEDs são agrupados pelo seu comprimento de onda dominante para controlar o tom de azul.

• Grupo Z:Este grupo contém bins para LEDs azuis.
• Bin X:465 nm a 470 nm (um azul ligeiramente mais curto, potencialmente mais esverdeado)
• Bin Y:470 nm a 475 nm (um azul ligeiramente mais longo, potencialmente mais puro ou profundo)

4.3 Binning de Tensão Direta

Os LEDs também são classificados por tensão direta (V_F) para auxiliar no projeto de circuito, particularmente para cálculo do resistor limitador e projeto da fonte de alimentação.

• Grupo Q:Este grupo contém os bins de tensão direta.
• Bin 29:2,7 V a 2,8 V
• Bin 30:2,8 V a 2,9 V
• Bin 31:2,9 V a 3,0 V
• Bin 32:3,0 V a 3,1 V
• Bin 33:3,1 V a 3,2 V

O número de peça completo do produto (ex.: BHC-ZL1M2QY/3T) incorpora códigos que especificam a que bins o dispositivo pertence em termos de intensidade luminosa, comprimento de onda dominante e tensão direta.

5. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que ilustram como o desempenho do LED muda sob diferentes condições de operação. Estas são críticas para um projeto robusto.

5.1 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Esta curva mostra que a intensidade luminosa aumenta com a corrente direta, mas a relação não é perfeitamente linear, especialmente a correntes mais altas. Operar acima da corrente contínua recomendada aumentará a saída de luz, mas também gerará mais calor, potencialmente reduzindo a vida útil e alterando a cor.

5.2 Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente

À medida que a temperatura ambiente aumenta, a intensidade luminosa do LED diminui. Esta é uma característica fundamental das fontes de luz semicondutoras. A curva mostra a intensidade luminosa relativa a diminuir à medida que a temperatura sobe de -40°C para +100°C. Projetos para ambientes de alta temperatura devem considerar este derating.

5.3 Curva de Derating da Corrente Direta

Para evitar sobreaquecimento, a corrente direta contínua máxima permitida deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente aumenta. Esta curva fornece a informação de derating, especificando os limites inferiores de I_Fa T_amais altas para se manter dentro da especificação de dissipação de potência.

5.4 Tensão Direta vs. Corrente Direta

Esta é a característica corrente-tensão (I-V) do diodo LED. Mostra a relação exponencial, onde um pequeno aumento na tensão além do limiar de condução causa um grande aumento na corrente. Isto destaca a necessidade crítica de um dispositivo limitador de corrente (como um resistor ou driver de corrente constante) em série com o LED.

5.5 Distribuição Espectral

O gráfico descreve a potência radiante relativa emitida ao longo do espectro de luz visível, centrada no comprimento de onda de pico de 468 nm com uma largura de banda típica de 25 nm. Isto define a pureza e o tom específico da luz azul.

5.6 Diagrama de Radiação

Este gráfico polar representa visualmente a distribuição espacial da luz, confirmando o ângulo de visão de 120 graus. Mostra como a intensidade diminui em ângulos fora do eixo central.

6. Informações Mecânicas e de Embalagem

As dimensões físicas do encapsulamento do LED SMD são fornecidas em desenhos detalhados. As dimensões-chave incluem o comprimento, largura e altura totais, bem como a colocação e tamanho dos terminais soldáveis. Um layout recomendado para as pastilhas de solda também é sugerido para garantir uma junta de solda fiável e um alinhamento adequado durante o reflow. O projeto da pastilha é para referência, e os projetistas podem modificá-lo com base nas suas capacidades específicas de fabrico de PCB e necessidades de gestão térmica. As tolerâncias para as dimensões do encapsulamento são tipicamente ±0,1 mm, salvo indicação em contrário.

O componente apresenta uma lente de resina transparente (incolor), permitindo que a luz azul do chip semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) seja emitida sem filtragem de cor. A polaridade é indicada por uma marcação no encapsulamento, que deve ser observada durante a colocação para garantir a ligação elétrica correta.

7. Diretrizes de Soldagem, Montagem e Armazenamento

A adesão a estas diretrizes é fundamental para o rendimento da montagem e a fiabilidade a longo prazo.

7.1 Requisito de Limitação de Corrente

Um resistor limitador de corrente externo é obrigatório. A característica exponencial I-V do LED significa que uma pequena alteração na tensão de alimentação pode causar uma grande alteração, potencialmente destrutiva, na corrente direta. O resistor define a corrente de operação de forma fiável.

7.2 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os LEDs são embalados num saco resistente à humidade com dessecante para evitar a absorção de humidade atmosférica. O saco não deve ser aberto até que os componentes estejam prontos para uso na produção. Antes de abrir, as condições de armazenamento devem ser ≤30°C e ≤90% HR. Após a abertura, os componentes têm uma "vida útil no chão" de um ano se mantidos a ≤30°C e ≤60% HR. As peças não utilizadas devem ser resseladas numa embalagem à prova de humidade. Se o indicador de dessecante mudar de cor ou o tempo de armazenamento for excedido, é necessário um tratamento de secagem a 60 ±5°C durante 24 horas para remover a humidade antes da soldagem por reflow.

7.3 Condições de Soldagem

O dispositivo é compatível com processos de soldagem por reflow por infravermelhos (IR) e fase de vapor. É fornecida uma curva de temperatura de reflow sem chumbo, especificando pré-aquecimento, tempo acima do líquido (217°C), temperatura de pico (máx. 260°C por 10 seg máx.) e taxas de arrefecimento. A soldagem por reflow não deve ser realizada mais de duas vezes no mesmo LED. Durante a soldagem, não deve ser aplicado stress mecânico ao componente, e a PCB não deve ficar empenada após o processo.

7.4 Soldagem Manual e Retrabalho

Se for necessária soldagem manual, a temperatura da ponta do ferro deve estar abaixo de 350°C, e o tempo de contacto por terminal não deve exceder 3 segundos. Recomenda-se um ferro de baixa potência (<25W), com um intervalo de pelo menos 2 segundos entre soldar cada terminal. O retrabalho após o LED ser soldado é fortemente desencorajado. Se for absolutamente inevitável, deve ser usado um ferro de soldar de dupla cabeça especializado para aquecer simultaneamente ambos os terminais, e o impacto nas características do LED deve ser verificado previamente.

8. Embalagem e Informações de Pedido

O produto é fornecido numa fita padrão de 8mm numa bobina de 7 polegadas de diâmetro. Cada bobina contém 3000 peças. As dimensões da fita transportadora e da bobina são especificadas para garantir compatibilidade com equipamentos de montagem automatizada. A embalagem inclui um saco de alumínio à prova de humidade, dessecante e etiquetas. A etiqueta na bobina fornece informações críticas, incluindo o número do produto (P/N), número de peça do cliente (CPN), quantidade de embalagem (QTY) e os códigos de bin específicos para intensidade luminosa (CAT), comprimento de onda dominante/cromaticidade (HUE) e tensão direta (REF), juntamente com o número de lote de fabrico (LOT No).

9. Considerações de Projeto para Aplicação

9.1 Projeto de Circuito

O passo fundamental de projeto é selecionar um resistor limitador de corrente apropriado. O valor é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_{alimentação}- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da ficha técnica (ou do bin específico) para garantir que a corrente não excede o I_Fdesejado sob as piores condições. A potência nominal do resistor também deve ser suficiente: P_R= (I_F)² * R. Para projetos que requerem brilho consistente numa gama de temperaturas ou com múltiplos LEDs, considere usar um driver de corrente constante em vez de um simples resistor.

9.2 Gerenciamento Térmico

Embora os LEDs SMD sejam eficientes, ainda geram calor. Operar na ou perto da corrente máxima aumentará a temperatura da junção. Temperaturas altas reduzem a saída de luz (depreciação de lúmens) e podem acelerar a degradação a longo prazo. Certifique-se de que o layout da PCB fornece alívio térmico adequado, especialmente se o LED for operado a correntes altas ou usado num ambiente de alta temperatura ambiente. Siga a curva de derating da corrente direta fornecida na ficha técnica.

9.3 Integração Óptica

O ângulo de visão de 120 graus fornece emissão ampla. Para aplicações que requerem um feixe mais focado, podem ser necessárias óticas secundárias, como lentes ou guias de luz. O encapsulamento de resina transparente é adequado para uso com elementos óticos externos. Ao projetar guias de luz ou difusores, considere o padrão de radiação espacial e a saída espectral do LED.

10. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs tradicionais de orifício passante com terminais, este LED SMD oferece vantagens decisivas para a fabricação moderna: espaço na placa drasticamente reduzido, adequação para montagem totalmente automatizada e perfil baixo que permite produtos mais finos. Dentro da categoria de LEDs SMD, os diferenciadores-chave para esta peça específica incluem a sua combinação de uma gama de binning de intensidade luminosa relativamente alta (até 28,5 mcd a 5mA), um ângulo de visão muito amplo de 120 graus e conformidade com rigorosos padrões sem halogéneos e RoHS. O sistema de binning detalhado para intensidade, comprimento de onda e tensão fornece aos projetistas a granularidade necessária para aplicações que exigem alta consistência, como matrizes de retroiluminação multi-LED ou agrupamentos de indicadores de estado onde a correspondência de cor e brilho é visualmente importante.

11. Perguntas Frequentes (FAQ)

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

R: Os LEDs são díodos com uma relação corrente-tensão não linear e exponencial. Sem um resistor para limitar a corrente, mesmo um pequeno excesso de tensão faria com que a corrente subisse incontrolavelmente, destruindo quase instantaneamente o LED devido ao sobreaquecimento.

P: Posso alimentar este LED com uma fonte de 3,3V sem um resistor?

R: Não. A tensão direta varia de 2,7V a 3,2V. Uma fonte de 3,3V excede o V_Fmínimo, e sem um resistor para dissipar os 0,1V a 0,6V extra, a corrente ficaria desregulada e provavelmente excederia a especificação máxima, danificando o LED.

P: O que significa a designação "sem chumbo" para a soldagem?

R: Significa que os terminais do dispositivo não contêm chumbo. Isto requer o uso de ligas de solda sem chumbo durante a montagem, que tipicamente têm pontos de fusão mais altos do que a solda tradicional de estanho-chumbo. O perfil de reflow fornecido é especificamente projetado para estes processos sem chumbo de alta temperatura.

P: Como interpreto os códigos de bin no número de peça (ex.: ZL1M2QY)?

R: Os códigos correspondem aos grupos de binning. Por exemplo, 'L1' ou 'M2' indica o bin de intensidade luminosa, 'Y' indica o bin de comprimento de onda dominante (470-475nm), e 'QY' provavelmente referencia o grupo de bins de tensão direta. O mapeamento exato deve ser confirmado com a documentação detalhada de códigos de bin do fabricante.

12. Exemplos de Projeto e Casos de Uso

Caso 1: Retroiluminação de Interruptores de Painel de Instrumentos Automóvel:Um agrupamento de 5 a 10 destes LEDs é usado para retroiluminar vários botões e botões. O projetista seleciona LEDs do mesmo bin de intensidade luminosa (ex.: M1) e do mesmo bin de comprimento de onda dominante (ex.: Y) para garantir cor e brilho uniformes em todos os interruptores. O amplo ângulo de visão de 120° garante que a retroiluminação seja visível da perspetiva do condutor. Os LEDs são operados a uma corrente conservadora de 10mA através de um regulador de corrente constante integrado no módulo de controlo do painel para manter o brilho estável apesar das flutuações no sistema elétrico de 12V do veículo.

Caso 2: Painel de Indicador de Estado Industrial:Um único LED é usado como indicador "ligado" num equipamento de fábrica. Um circuito simples é projetado com uma linha de 5V, um resistor limitador de corrente calculado para operação a 15mA (usando V_Fmáx. de 3,2V: R = (5-3,2)/0,015 = 120Ω), e o LED. A luz azul transparente é altamente visível num ambiente industrial bem iluminado. O encapsulamento SMD permite que seja colocado diretamente na PCB de controlo principal, economizando espaço e custo de montagem em comparação com um LED de orifício passante montado no painel.

13. Princípio de Funcionamento

Este LED é um dispositivo fotónico semicondutor. O seu núcleo é um chip feito de materiais de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio). Quando uma tensão direta que excede o limiar de condução do díodo é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa do semicondutor. Estes portadores de carga recombinam-se, e a energia libertada desta recombinação é emitida na forma de fotões (luz). A composição específica da liga de InGaN determina a energia da banda proibida do semicondutor, que dita diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, azul. O encapsulante de resina epóxi transparente protege o delicado chip semicondutor, atua como uma lente para moldar a saída de luz e fornece estabilidade mecânica.

14. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs SMD como a série 19-218 faz parte da tendência mais ampla na eletrónica para miniaturização, maior funcionalidade por unidade de área e fabricação automatizada de alto volume. Os avanços em materiais semicondutores, particularmente na eficiência e gama de cores dos LEDs azuis e brancos baseados em InGaN, têm sido um motor principal. As tendências futuras nesta classe de componentes podem incluir novos aumentos na eficácia luminosa (mais saída de luz por watt elétrico), melhor consistência e reprodução de cor, integração de circuitos de controlo a bordo (tornando-se LEDs "inteligentes") e encapsulamentos projetados para densidades de potência ainda mais altas e melhor gestão térmica. A pressão pela sustentabilidade continua a impulsionar a eliminação de substâncias perigosas e melhorias na eficiência energética ao longo do ciclo de vida.