Ficha Técnica do LED SMD 19-213/Y2C-CQ1 R2/3T - Amarelo Brilhante - 20mA - 2.2V Tip. - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 19-213/Y2C-CQ1 R2/3T é um LED de montagem em superfície (SMD) projetado para montagens eletrónicas de alta densidade. É um tipo monocromático, que emite uma luz amarela brilhante, e é construído com material semicondutor de AlGaInP encapsulado numa resina transparente. Este componente é significativamente mais pequeno do que os LEDs tradicionais com terminais, permitindo reduções substanciais na área ocupada na PCB, aumento da densidade de embalamento e, em última análise, contribuindo para a miniaturização do equipamento final. A sua construção leve torna-o particularmente adequado para aplicações onde o espaço e o peso são restrições críticas.

1.1 Características e Vantagens Principais

As principais vantagens deste LED derivam do seu encapsulamento SMD e composição material. As características-chave incluem compatibilidade com fita padrão de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, tornando-o totalmente compatível com equipamentos automáticos de pick-and-place. Foi concebido para ser utilizado com processos de soldadura por refluxo infravermelho e de fase de vapor, alinhando-se com as técnicas modernas de fabrico de alto volume. O dispositivo é sem chumbo (Pb-free) e cumpre as principais regulamentações ambientais e de segurança, incluindo RoHS, REACH da UE e normas livres de halogéneos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). O produto em si é mantido dentro das especificações compatíveis com RoHS.

1.2 Aplicações Alvo

Este LED é versátil e encontra uso em várias funções de iluminação e indicação. Aplicações comuns incluem retroiluminação para painéis de instrumentos e interruptores. Em equipamentos de telecomunicações, serve como indicador ou retroiluminação para dispositivos como telefones e máquinas de fax. Também é adequado para fornecer retroiluminação plana para LCDs, interruptores e símbolos. O seu design de propósito geral torna-o uma escolha fiável para uma vasta gama de produtos eletrónicos de consumo e industriais que necessitem de um indicador amarelo brilhante e compacto.

2. Especificações Técnicas e Interpretação Objetiva

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos limites operacionais e características de desempenho do dispositivo em condições de teste padrão (Ta=25°C).

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida. A tensão reversa máxima (VR) é de 5V. A corrente direta contínua (IF) não deve exceder 25 mA. Para operação pulsada, é permitida uma corrente direta de pico (IFP) de 60 mA sob um ciclo de trabalho de 1/10 a 1 kHz. A dissipação de potência máxima (Pd) é de 60 mW. O dispositivo pode suportar uma descarga eletrostática (ESD) de 2000V de acordo com o Modelo do Corpo Humano (HBM). A gama de temperatura operacional (Topr) é de -40°C a +85°C, enquanto a gama de temperatura de armazenamento (Tstg) é ligeiramente mais ampla, de -40°C a +90°C. Os limites de temperatura de soldadura são especificados para refluxo (260°C durante 10 segundos no máximo) e soldadura manual (350°C durante 3 segundos no máximo na ponta).

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros definem a saída de luz e o desempenho elétrico em condições operacionais típicas (IF=20mA, Ta=25°C). A intensidade luminosa (Iv) tem uma gama típica, com valores mínimos e máximos específicos definidos pelo sistema de binning. O ângulo de visão (2θ1/2) é tipicamente de 120 graus, indicando um padrão de radiação amplo. O comprimento de onda de pico (λp) está centrado em torno de 591 nm, e o comprimento de onda dominante (λd) varia de 585.5 nm a 591.5 nm, definindo a cor amarela percecionada. A largura de banda espectral (Δλ) é de aproximadamente 15 nm. A tensão direta (VF) mede tipicamente 2.20V, com uma gama de 1.70V a 2.40V. A corrente reversa (IR) é muito baixa, com um máximo de 10 μA a VR=5V. É crucial notar que o dispositivo não foi concebido para operar sob polarização reversa; a especificação VR aplica-se apenas à condição de teste de IR.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins. Este dispositivo utiliza dois parâmetros de binning independentes.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A saída luminosa é categorizada em quatro bins (Q1, Q2, R1, R2) quando alimentada a 20mA. O bin Q1 cobre a gama de 72.0 mcd a 90.0 mcd. O Q2 abrange 90.0 mcd a 112.0 mcd. O R1 cobre 112.0 mcd a 140.0 mcd. O bin de maior saída, R2, varia de 140.0 mcd a 180.0 mcd. Aplica-se uma tolerância de ±11% à intensidade luminosa dentro de cada bin.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A cor (comprimento de onda dominante) é classificada em dois bins (D3 e D4) para controlar a variação de tonalidade. O bin D3 inclui LEDs com um comprimento de onda dominante entre 585.5 nm e 588.5 nm. O bin D4 inclui aqueles de 588.5 nm a 591.5 nm. É especificada uma tolerância de ±1 nm para o comprimento de onda dominante.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui várias curvas características que ilustram o comportamento do dispositivo em condições variáveis. Estas são essenciais para o design do circuito e gestão térmica.

4.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

Esta curva mostra a relação entre a corrente que flui através do LED e a queda de tensão nos seus terminais. É não linear, típica de um díodo. A curva permite aos designers determinar a tensão operacional para uma determinada corrente de acionamento, o que é crucial para selecionar resistências limitadoras de corrente apropriadas ou projetar drivers de corrente constante.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Este gráfico demonstra a dependência da saída de luz com a temperatura. À medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta, a intensidade luminosa tipicamente diminui. Esta característica é vital para aplicações que operam em ambientes de temperatura elevada, pois pode exigir compensação óptica ou elétrica para manter um brilho consistente.

4.3 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Este gráfico mostra como a saída de luz escala com a corrente de acionamento. Embora o aumento da corrente geralmente aumente o brilho, a relação não é perfeitamente linear, e a eficiência pode cair a correntes muito altas. Também informa sobre a curva de derating da corrente direta, que mostra a corrente contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente para se manter dentro dos limites de dissipação de potência.

4.4 Distribuição Espectral e Padrão de Radiação

A curva de distribuição espectral traça a intensidade relativa em função do comprimento de onda, confirmando os valores de pico e comprimento de onda dominante e mostrando a forma do espetro de luz emitida. O diagrama de radiação (gráfico polar) representa visualmente o ângulo de visão de 120 graus, mostrando como a intensidade da luz é distribuída espacialmente.

5. Informação Mecânica e do Encapsulamento

Dados mecânicos precisos são necessários para o layout da PCB e montagem.

5.1 Dimensões do Encapsulamento

A ficha técnica fornece um desenho dimensional detalhado do encapsulamento do LED. Todas as tolerâncias não especificadas são de ±0.1 mm. Os designers devem consultar este desenho para criar o padrão de soldadura (footprint) correto na PCB, garantindo uma soldadura e alinhamento adequados.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

O manuseio correto é crítico para a fiabilidade. Este dispositivo é sensível à humidade e requer perfis de soldadura específicos.

6.1 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Os LEDs são embalados num saco resistente à humidade com dessecante. O saco não deve ser aberto até que os componentes estejam prontos para uso. Após a abertura, os LEDs não utilizados devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de humidade relativa. A "vida útil após abertura" é de 168 horas (7 dias). Se este tempo for excedido ou se o indicador de dessecante mostrar saturação, é necessário um tratamento de secagem a 60 ±5°C durante 24 horas antes da utilização.

6.2 Perfil de Soldadura por Refluxo

É especificado um perfil de refluxo sem chumbo (Pb-free). Os parâmetros-chave incluem uma fase de pré-aquecimento entre 150-200°C durante 60-120 segundos, um tempo acima do líquido (217°C) de 60-150 segundos, uma temperatura de pico não superior a 260°C mantida no máximo por 10 segundos, e taxas controladas de aquecimento e arrefecimento (máx. 6°C/seg e 3°C/seg, respetivamente). A soldadura por refluxo não deve ser realizada mais do que duas vezes. Deve evitar-se stress no corpo do LED durante o aquecimento e empenamento da placa após a soldadura.

6.3 Soldadura Manual e Reparação

Se for necessária soldadura manual, a temperatura da ponta do ferro de soldar deve estar abaixo de 350°C, aplicada por não mais de 3 segundos por terminal. Recomenda-se um ferro de baixa potência (<25W), com uma pausa de pelo menos 2 segundos entre a soldadura de cada terminal. Desaconselha-se a reparação após a soldadura inicial. Se for inevitável, deve ser utilizado um ferro de soldar de dupla ponta para aquecer simultaneamente ambos os terminais, minimizando o stress térmico. O potencial de dano deve ser avaliado previamente.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

O dispositivo é fornecido em embalagem padrão da indústria para montagem automática.

7.1 Especificações da Bobina e Fita

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora de 8mm de largura enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro. Cada bobina contém 3000 peças. São fornecidos desenhos dimensionais detalhados para a fita transportadora e a bobina, com tolerâncias padrão de ±0.1 mm salvo indicação em contrário.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da embalagem contém vários identificadores-chave: CPN (Número do Produto do Cliente), P/N (Número do Produto), QTY (Quantidade de Embalagem), CAT (Classificação/Intensidade Luminosa), HUE (Coordenadas de Cromaticidade & Classificação/Comprimento de Onda Dominante), REF (Classificação da Tensão Direta) e LOT No (Número de Lote para rastreabilidade).

8. Considerações de Design para Aplicação

8.1 Proteção do Circuito

Uma regra fundamental de design é o uso obrigatório de uma resistência limitadora de corrente em série. A tensão direta de um LED tem um coeficiente de temperatura negativo e variação de produção. Um ligeiro aumento na tensão de alimentação pode causar um grande aumento, potencialmente destrutivo, na corrente direta se não for limitada por uma resistência ou um driver de corrente constante.

8.2 Gestão Térmica

Embora seja um componente SMD pequeno, a dissipação de potência (máx. 60 mW) e o derating da corrente direta com a temperatura ambiente devem ser considerados. Uma área de cobre adequada na PCB em torno das almofadas térmicas (se aplicável) ou arrefecimento geral da placa pode ser necessário em aplicações de alta temperatura ou alta corrente para manter o desempenho e longevidade.

8.3 Design Óptico

O amplo ângulo de visão de 120 graus torna este LED adequado para aplicações que requerem iluminação ampla ou visibilidade de múltiplos ângulos. Para luz focada, seriam necessárias óticas secundárias (lentes). O encapsulamento em resina transparente é ideal para aplicações onde se deseja a cor verdadeira do chip sem difusão.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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

R: Usando a Lei de Ohm (R = (Valimentação - Vf) / If) e valores típicos (Vf=2.2V, If=20mA), R = (5 - 2.2) / 0.02 = 140 Ohms. Uma resistência padrão de 150 Ohm seria um ponto de partida seguro, mas o Vf mínimo (1.7V) deve ser verificado para garantir que a corrente não excede a especificação máxima.

P: Posso acionar este LED com um pino de microcontrolador de 3.3V?

R: Sim, mas a eficiência será menor. Com Vf tip=2.2V e uma alimentação de 3.3V, a queda de tensão na resistência é de apenas 1.1V. Para obter 20mA, R = 1.1 / 0.02 = 55 Ohms. Certifique-se de que o pino do microcontrolador pode fornecer/absorver a corrente necessária.

P: Por que é que a gama de temperatura de armazenamento é mais ampla do que a gama operacional?

R: A gama operacional considera o comportamento ativo do semicondutor, a saída de luz e a fiabilidade a longo prazo sob stress elétrico. A gama de armazenamento é para componentes passivos onde apenas a integridade do material e a absorção de humidade são preocupações, permitindo uma janela de temperatura ligeiramente mais ampla.

P: A que se refere a cor "Amarelo Brilhante"?

R: Descreve a tonalidade específica produzida pelo material semicondutor de AlGaInP, correspondendo a um comprimento de onda dominante na gama de 585-592 nm. É um amarelo saturado e puro em comparação com amarelos de espetro mais amplo ou convertidos por fósforo.

10. Estudo de Caso de Design e Utilização

Cenário: Projetar um painel de indicadores de estado para um eletrodoméstico.Um designer precisa de múltiplos indicadores amarelos brilhantes e consistentes numa PCB densamente povoada. O LED 19-213 é selecionado pelo seu tamanho pequeno, compatibilidade com colocação automática e sistema de binning claro para intensidade (bin R1 escolhido para alto brilho) e comprimento de onda (bin D4 para cor consistente). O layout da PCB utiliza as dimensões exatas do encapsulamento da ficha técnica. Existe uma linha de 5V disponível, pelo que uma resistência de 150 ohm 0805 é colocada em série com cada LED, calculada com base no Vf típico. A empresa de montagem é instruída a seguir o perfil de refluxo especificado e a secar as bobinas se o saco de barreira à humidade tiver estado aberto por mais de 48 horas antes da utilização. O amplo ângulo de visão garante que os indicadores sejam visíveis de vários ângulos no produto final.

11. Introdução ao Princípio Técnico

Este LED é baseado num chip semicondutor de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio). Quando uma tensão direta é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa do semicondutor, libertando energia na forma de fotões. A composição específica da liga de AlGaInP determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, amarelo (~591 nm). O chip é montado num encapsulamento de montagem em superfície com epóxi condutor ou solda, e ligado por fios aos terminais do encapsulamento. É então encapsulado numa resina epóxi ou silicone transparente que protege o chip, atua como uma lente para moldar a saída de luz e fornece estabilidade mecânica.

12. Tendências e Contexto Tecnológico

LEDs SMD como o 19-213 representam o padrão da indústria para aplicações de indicador e retroiluminação, tendo substituído em grande parte os LEDs de orifício passante devido à eficiência de fabrico e tamanho. O uso de material AlGaInP proporciona alta eficiência e pureza de cor no espetro vermelho, laranja e amarelo. As tendências atuais na indústria de LED em geral continuam a focar-se no aumento da eficácia luminosa (lúmens por watt), na melhoria da reprodução de cor, na maior miniaturização (ex., encapsulamentos à escala do chip) e no aumento da fiabilidade sob maior temperatura e densidade de corrente. Para aplicações padrão de indicador, a tecnologia é madura, com ênfase na fabricação otimizada em custos, binning rigoroso para consistência e conformidade com regulamentações ambientais em evolução (livre de halogéneos, menor pegada de carbono).