Ficha Técnica do LED SMD 19-219 Amarelo Brilhante - Dimensões 1.6x0.8x0.65mm - Tensão Direta 1.7-2.2V - Intensidade Luminosa 18-45mcd - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 19-219 é um LED de montagem em superfície (SMD) que emite uma cor amarela brilhante. É projetado utilizando tecnologia de chip AlGaInP encapsulado em resina transparente. As suas principais vantagens incluem um fator de forma compacto, compatibilidade com processos de montagem automatizados e conformidade com normas ambientais e de segurança modernas, como RoHS, REACH e requisitos livres de halogéneos.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

O tamanho significativamente menor em comparação com LEDs do tipo com terminais permite uma maior densidade de embalagem em placas de circuito impresso (PCBs), levando a uma redução do tamanho e peso geral do equipamento. Isto torna-o particularmente adequado para aplicações miniaturas e com espaço limitado. O dispositivo é embalado em fita de 8mm enrolada num carretel de 7 polegadas de diâmetro, facilitando a montagem automatizada de alta velocidade pick-and-place. Os seus principais mercados-alvo incluem eletrónica de consumo, interiores automóveis, equipamentos de telecomunicações e aplicações gerais de indicação onde é necessária iluminação compacta e fiável.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos, ópticos e térmicos especificados para o LED 19-219.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

As especificações máximas absolutas definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estas não são condições de operação.

• Tensão Inversa (V_R):5V. Exceder esta tensão em polarização inversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA. A corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):60 mA. Isto é permitido apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10 a 1 kHz) para lidar com surtos transitórios.
• Dissipação de Potência (P_d):60 mW. A potência máxima que o encapsulamento pode dissipar, calculada como V_F* I_F.
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):2000V. Indica um nível moderado de robustez ESD; precauções padrão de manuseio ESD ainda são necessárias.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente na qual o dispositivo é especificado para operar.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura:O dispositivo pode suportar soldadura por refluxo com uma temperatura de pico de 260°C por até 10 segundos, ou soldadura manual a 350°C por até 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos numa condição de teste padrão de I_F= 5 mA e T_a= 25°C, salvo indicação em contrário. Representam o desempenho típico.

• Intensidade Luminosa (I_v):18 a 45 milicandelas (mcd). Esta ampla faixa é gerida através de um sistema de binning (ver Secção 3). A tolerância é de ±11%.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico, indicando um padrão de visão amplo.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):591 nm (típico). O comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):585.5 a 594.5 nm. Isto define a cor percebida (amarelo) e também está sujeito a binning. A tolerância é de ±1 nm.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):15 nm (típico). A largura do espectro emitido a metade da intensidade máxima.
• Tensão Direta (V_F):1.7 a 2.2 V a 5 mA. Esta faixa é gerida por binning de tensão. A tolerância é de ±0.05V.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (máx.) a V_R= 5V.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os bins são definidos por valores mínimos e máximos de intensidade luminosa a I_F=5mA.

• Bin M1:18.0 - 22.5 mcd
• Bin M2:22.5 - 28.5 mcd
• Bin N1:28.2 - 36.0 mcd
• Bin N2:36.0 - 45.0 mcd

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Os LEDs são agrupados pelo seu comprimento de onda dominante preciso para manter a uniformidade da cor.

• Grupo A, Bin D3:585.5 nm
• Grupo A, Bin D4:588.5 nm
• Grupo A, Bin D5:591.5 nm

3.3 Binning de Tensão Direta

Classificados em passos de 0.1V para auxiliar no projeto do circuito, particularmente para o cálculo do resistor limitador de corrente e gestão de energia.

• Bin 19:1.7 - 1.8 V
• Bin 20:1.8 - 1.9 V
• Bin 21:1.9 - 2.0 V
• Bin 22:2.0 - 2.1 V
• Bin 23:2.1 - 2.2 V

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que são cruciais para compreender o comportamento do dispositivo em diferentes condições de operação.

4.1 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva mostra que a saída de luz aumenta com a corrente, mas não linearmente. Em correntes muito baixas, o aumento é acentuado, mas tende a saturar em correntes mais altas devido à queda de eficiência e efeitos térmicos. Isto destaca a importância de alimentar o LED na sua corrente especificada para brilho e longevidade ideais.

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

A curva I-V é exponencial, típica de um díodo. Uma pequena alteração na tensão direta resulta numa grande alteração na corrente direta. Isto sublinha a necessidade crítica de um driver de corrente constante ou de um resistor em série bem calculado para evitar fuga térmica e falha do dispositivo.

4.3 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

A saída de luz do LED diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta curva quantifica a derating, mostrando que a intensidade luminosa pode cair significativamente à medida que a temperatura ambiente se aproxima do limite máximo de operação. Uma gestão térmica eficaz na PCB é essencial para manter um brilho consistente.

4.4 Curva de Derating da Corrente Direta

Este gráfico define a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. Para garantir a fiabilidade, a corrente direta deve ser reduzida quando operar em altas temperaturas ambientes para manter a temperatura da junção dentro de limites seguros.

4.5 Distribuição Espectral e Padrão de Radiação

O gráfico espectral confirma a emissão monocromática amarela centrada em torno de 591 nm. O diagrama de radiação ilustra o padrão de emissão tipo Lambertiano com um amplo ângulo de visão de 130 graus, adequado para aplicações que requerem iluminação de área ampla.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo tem uma pegada compacta. As dimensões-chave (em mm) incluem: Comprimento: 1.6 ±0.1, Largura: 0.8 ±0.1, Altura: 0.65 ±0.1. O cátodo é identificado por uma geometria de pista específica ou marcação no fundo do encapsulamento.

5.2 Layout Recomendado para Pistas de Soldadura

É fornecido um padrão de pistas sugerido para o projeto da PCB, com dimensões para as pistas do ânodo e do cátodo. O projeto inclui alívio térmico e espaçamento adequado para garantir soldadura fiável e estabilidade mecânica. É aconselhável que os engenheiros modifiquem este padrão com base no seu processo específico de fabrico de PCB e requisitos térmicos.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

É especificado um perfil de refluxo sem chumbo: Pré-aquecimento: 150-200°C por 60-120s; Tempo acima do líquido (217°C): 60-150s; Temperatura de pico: 260°C máx. por 10 segundos máx. As taxas máximas de aquecimento e arrefecimento também são definidas para minimizar o stress térmico no componente.

6.2 Precauções Críticas

• Limitação de Corrente:Um resistor limitador de corrente externo é obrigatório. A característica exponencial I-V do LED significa que mesmo ligeiras variações na tensão de alimentação podem causar picos de corrente destrutivos.
• Ciclos de Refluxo:Não sujeitar o LED a mais de dois ciclos de soldadura por refluxo.
• Stress Mecânico:Evitar aplicar stress ao corpo do LED durante a soldadura ou manuseio da placa. Não deformar a PCB após a montagem.
• Soldadura Manual:Se necessário, usar um ferro com controlo de temperatura (<350°C) com uma ponta de capacidade inferior a 25W. Limitar o tempo de contacto a 3 segundos por terminal com intervalos de arrefecimento adequados entre os terminais.

7. Armazenamento e Manuseio

O dispositivo é sensível à humidade (MSL).

• Antes de Abrir:Armazenar a ≤30°C e ≤90% de HR.
• Depois de Abrir:A "vida útil no chão" sob ≤30°C/≤60% de HR é de 1 ano. Os dispositivos não utilizados devem ser resselados na sua bolsa à prova de humidade com dessecante.
• Secagem (Baking):Se o tempo de armazenamento for excedido ou o indicador de dessecante mostrar entrada de humidade, secar a 60 ±5°C durante 24 horas antes de usar para remover a humidade absorvida e prevenir "popcorning" durante o refluxo.

8. Embalagem e Informação de Encomenda

A embalagem padrão é de 3000 peças por carretel em fita transportadora de 8mm. As dimensões do carretel são fornecidas para configuração do alimentador automatizado. A etiqueta no carretel inclui informações como número da peça, quantidade, bin de intensidade luminosa (CAT), bin de comprimento de onda dominante (HUE), bin de tensão direta (REF) e número do lote.

9. Sugestões de Aplicação

9.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Interior Automóvel:Retroiluminação para instrumentos do painel de instrumentos, interruptores e painéis de controlo.
• Telecomunicações:Indicadores de estado e retroiluminação de teclado em telefones e máquinas de fax.
• Eletrónica de Consumo:Retroiluminação plana para pequenos LCDs, iluminação de interruptores e indicadores simbólicos.
• Indicação de Uso Geral:Estado de energia, seleção de modo e indicadores de alerta em vários dispositivos eletrónicos.

9.2 Considerações de Projeto

• Circuito de Acionamento:Usar sempre um resistor em série ou um driver de corrente constante. Calcular o valor do resistor usando R = (V_{alimentação}- V_F) / I_F, considerando o pior caso de V_Fda faixa de binning.
• Gestão Térmica:Embora de baixa potência, garantir área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas se operar em altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima para manter a saída de luz e a vida útil.
• Projeto Óptico:O amplo ângulo de visão é adequado para visualização direta. Para luz focada, pode ser necessária uma lente externa.

10. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação do LED 19-219 reside na sua combinação de um tamanho de encapsulamento 1608 muito pequeno (1.6x0.8mm) com uma intensidade luminosa relativamente alta para a sua classe (até 45 mcd). O uso da tecnologia AlGaInP fornece emissão amarela eficiente. A sua conformidade com padrões livres de halogéneos e rigorosos RoHS/REACH torna-o adequado para mercados globais com regulamentações ambientais rigorosas. Comparado com LEDs maiores de orifício passante, permite uma miniaturização significativa e poupanças de custos na montagem automatizada.

11. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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

R: A tensão direta do LED tem um coeficiente de temperatura negativo e uma tolerância de fabrico apertada. Sem um resistor, um pequeno aumento na tensão de alimentação ou uma queda na V_Fdevido ao aquecimento pode fazer com que a corrente aumente incontrolavelmente, levando a uma falha imediata.

P: Posso alimentar este LED a 20mA continuamente?

R: Sim, a classificação máxima de corrente direta contínua é de 25 mA. Operar a 20mA está dentro da especificação, mas deve garantir que a temperatura ambiente é considerada usando a curva de derating. Em altas temperaturas ambientes, a corrente máxima permitida é menor.

P: O que significam os códigos de bin (M1, D4, 21) para o meu projeto?

R: Eles garantem consistência dentro de uma execução de produção. Por exemplo, usar LEDs do mesmo bin de intensidade luminosa (ex., N2) garante brilho uniforme numa matriz. Usar o mesmo bin de tensão simplifica o cálculo do resistor limitador de corrente. Para aplicações críticas de cor, especificar o bin de comprimento de onda dominante (ex., D4) é essencial.

P: Como interpreto a vida útil no chão de 1 ano?

R: Uma vez que a bolsa à prova de humidade é aberta, os componentes podem absorver humidade atmosférica. Se não forem usados dentro de um ano em condições controladas (30°C/60% HR), devem ser secos novamente antes da soldadura por refluxo para evitar danos internos no encapsulamento devido à rápida expansão do vapor.

12. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Projetar um painel de indicadores de estado com 10 LEDs amarelos uniformes.

1. Especificação:Corrente direta alvo I_F= 10 mA para um equilíbrio entre brilho e longevidade. Tensão de alimentação V_{alimentação}= 5V.
2. Seleção de Binning:Para garantir uniformidade visual, especificar LEDs de um único bin de intensidade luminosa (ex., N1: 28.2-36.0 mcd) e um único bin de comprimento de onda dominante (ex., D4: 588.5 nm).
3. Cálculo do Resistor:Usar a tensão direta máxima do bin de tensão selecionado para um projeto conservador. Se usar o Bin 22 (V_{F_max}= 2.1V), R = (5V - 2.1V) / 0.01A = 290 Ω. O valor padrão mais próximo (300 Ω) resultaria em I_F≈ 9.7 mA, o que é seguro e dentro do alvo.
4. Layout da PCB:Colocar os LEDs com o layout de pistas recomendado. Incluir uma pequena área de cobre ligada às pistas do cátodo para uma ligeira melhoria térmica. Garantir que os resistores limitadores de corrente são colocados perto dos ânodos dos LEDs.
5. Montagem:Seguir o perfil de refluxo especificado. Após a montagem, inspecionar com baixa ampliação para filetes de solda adequados e alinhamento.

13. Introdução ao Princípio de Operação

A emissão de luz neste LED baseia-se no princípio da eletroluminescência numa junção p-n de semicondutor. O material do chip é Fosfeto de Alumínio Gálio Índio (AlGaInP). Quando uma tensão direta é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa onde se recombinam. A energia libertada durante esta recombinação é emitida como fotões (luz). A composição específica da liga AlGaInP determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, amarelo brilhante (~591 nm). A resina epóxi transparente encapsulante protege o chip e atua como uma lente, moldando o padrão de radiação.

14. Tendências e Contexto Tecnológico

O LED 19-219 representa uma tecnologia SMD LED madura. As tendências atuais da indústria em LEDs indicadores continuam a focar-se em várias áreas relevantes para este produto: maior miniaturização (ex., encapsulamentos 1005, 0402), aumento da eficácia luminosa (mais saída de luz por unidade de entrada elétrica) e maior fiabilidade em condições adversas (temperatura, humidade mais altas). Há também um forte impulso para opções espectrais mais amplas dentro de um único tamanho de encapsulamento e melhor consistência de cor através de binning mais apertado. A conformidade ambiental (Livre de Halogéneos, REACH) destacada nesta ficha técnica é agora uma expectativa padrão para componentes vendidos em mercados globais, refletindo a resposta da indústria às exigências regulamentares e de sustentabilidade.