Ficha Técnica LED SMD 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T - Dimensões 2.0x1.25x0.8mm - Tensão 1.75-2.35V - Cor Amarelo Brilhante - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T é um LED de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações eletrónicas modernas que exigem tamanho compacto e desempenho fiável. Este componente utiliza um chip semicondutor de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio) para produzir uma saída de luz amarela brilhante. O LED é encapsulado num invólucro de resina transparente, que melhora a extração de luz e fornece proteção ambiental. As suas principais vantagens incluem uma pegada significativamente reduzida em comparação com os LEDs tradicionais com terminais, permitindo maior densidade de embalagem em placas de circuito impresso (PCBs), reduzindo os requisitos de armazenamento e, em última análise, contribuindo para a miniaturização do equipamento final. A construção leve torna-o ainda ideal para aplicações portáteis e miniaturizadas.

1.1 Características Principais e Conformidade

• Embalado em fita de 8mm enrolada num carretel de 7 polegadas de diâmetro para compatibilidade com equipamentos automáticos de montagem pick-and-place.
• Projetado para uso com processos padrão de soldadura por refluxo infravermelho (IR) e de fase de vapor.
• Tipo monocromático que emite luz amarela brilhante.
• Construído com materiais sem chumbo.
• O produto está em conformidade com a diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).
• Conformidade com os regulamentos REACH da UE (Registo, Avaliação, Autorização e Restrição de Produtos Químicos).
• Construção sem halogéneos, com limites para Bromo (Br) e Cloro (Cl) definidos em <900 ppm individualmente e <1500 ppm para o total combinado.

2. Análise Profunda das Especificações Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação nestas condições não é garantida. Todos os valores são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Tensão Inversa (VR):5 V. Exceder esta tensão em polarização inversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (IF):25 mA. A corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente.
• Corrente Direta de Pico (IFP):60 mA. Esta é a corrente direta pulsada máxima, permitida apenas sob um ciclo de trabalho de 1/10 a uma frequência de 1 kHz. É crucial para aplicações envolvendo flashes breves e de alta intensidade.
• Dissipação de Potência (Pd):60 mW. A potência máxima que o dispositivo pode dissipar como calor, calculada como Tensão Direta (VF) multiplicada pela Corrente Direta (IF).
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):2000 V. Esta classificação indica a sensibilidade do LED à eletricidade estática. Devem ser seguidas as devidas precauções de manuseamento ESD durante a montagem e manuseamento.
• Gama de Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +85°C. A gama de temperatura ambiente para a qual o dispositivo foi projetado para funcionar.
• Gama de Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (Tsol):Para soldadura por refluxo, é especificada uma temperatura de pico de 260°C por um máximo de 10 segundos. Para soldadura manual, a temperatura da ponta do ferro não deve exceder 350°C por um máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros definem o desempenho do LED em condições normais de operação, tipicamente medidos a Ta=25°C e IF=20mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 45,0 mcd a um máximo de 112,0 mcd. O valor típico situa-se dentro desta gama com base no código de binning (ver Secção 3).
• Ângulo de Visão (2θ1/2):Aproximadamente 100 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade a 0 graus (no eixo).
• Comprimento de Onda de Pico (λp):Tipicamente cerca de 591 nm. Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência atinge o seu máximo.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Varia de 585,5 nm a 591,5 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que corresponde à cor da luz do LED.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):Tipicamente 15 nm. Esta é a largura do espectro a metade da intensidade máxima (Largura Total a Meia Altura - FWHM).
• Tensão Direta (VF):Varia de 1,75 V a 2,35 V. A queda de tensão no LED quando opera à corrente direta especificada.
• Corrente Inversa (IR):Máximo de 10 μA quando é aplicada uma tensão inversa de 5V. O dispositivo não se destina a operação em polarização inversa.

Notas Importantes:As tolerâncias são especificadas como ±11% para Intensidade Luminosa, ±1nm para Comprimento de Onda Dominante e ±0,1V para Tensão Direta. A classificação de Tensão Inversa aplica-se apenas à condição de teste IR.

3. 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.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os bins definem a intensidade luminosa mínima e máxima a IF=20mA.

P1: 45,0 - 57,0 mcd

P2: 57,0 - 72,0 mcd

Q1: 72,0 - 90,0 mcd

Q2: 90,0 - 112,0 mcd

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Os bins definem a consistência da cor.

D3: 585,5 - 588,5 nm

D4: 588,5 - 591,5 nm

3.3 Binning de Tensão Direta

Os bins auxiliam no projeto de circuitos para regulação de corrente.

0: 1,75 - 1,95 V

1: 1,95 - 2,15 V

2: 2,15 - 2,35 V

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características essenciais para o projeto.

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

Esta curva mostra a relação exponencial entre corrente e tensão. Um pequeno aumento na tensão além do limiar de ativação causa um grande aumento na corrente. Isto sublinha a necessidade crítica de um resistor limitador de corrente ou de um driver de corrente constante no circuito de aplicação para evitar fuga térmica e falha do dispositivo.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

A saída de luz de um LED diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. A curva mostra tipicamente um declínio gradual na intensidade desde baixas temperaturas até cerca de 25°C, seguido por uma diminuição mais pronunciada a temperaturas ambientes mais elevadas. Isto deve ser considerado em projetos onde o LED opera em ambientes de temperatura elevada para garantir brilho suficiente.

4.3 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva demonstra que a saída de luz aumenta com a corrente direta, mas não linearmente. A eficiência (lúmens por watt) geralmente atinge o pico a uma corrente inferior à classificação máxima absoluta. Operar acima deste ponto ótimo reduz a eficiência e gera mais calor.

4.4 Distribuição Espectral

O gráfico traça a intensidade relativa em função do comprimento de onda, mostrando um único pico na região amarela (~591 nm) com uma largura de banda típica de 15 nm, confirmando a sua natureza monocromática.

4.5 Padrão de Radiação

Um diagrama polar ilustra a distribuição espacial da luz. O invólucro 19-21 exibe tipicamente um padrão lambertiano ou quase-lambertiano, proporcionando um ângulo de visão amplo e uniforme, adequado para aplicações de indicador e retroiluminação.

4.6 Curva de Derating da Corrente Direta

Esta curva dita a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura ambiente aumenta, a corrente segura máxima deve ser reduzida para manter a temperatura da junção dentro dos limites e evitar degradação acelerada.

5. Informações Mecânicas e do Invólucro

5.1 Dimensões do Invólucro

O LED SMD 19-21 tem uma pegada retangular compacta. As dimensões-chave (em mm, tolerância ±0,1mm salvo indicação) incluem um comprimento do corpo de aproximadamente 2,0 mm, uma largura de 1,25 mm e uma altura de 0,8 mm. O invólucro apresenta dois terminais de ânodo e cátodo na parte inferior para soldadura. Uma marca de identificação do cátodo está claramente indicada no invólucro, o que é crucial para a orientação correta da PCB.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Proteção de Corrente

É obrigatório um mecanismo externo de limitação de corrente (resistor ou driver IC). A característica exponencial I-V do LED significa que flutuações menores na tensão de alimentação podem causar grandes surtos de corrente, levando a falhas instantâneas.

6.2 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

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

- Não abra o 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 abertura" do saco é de 168 horas (7 dias).

- Se a vida útil após abertura for excedida ou se o dessecante indicar entrada de humidade, é necessário um processo de "bake-out" a 60±5°C durante 24 horas antes da soldadura por refluxo para evitar danos do tipo "popcorn".

6.3 Perfil de Soldadura por Refluxo

É especificado um perfil de refluxo sem chumbo:

- Pré-aquecimento: 150-200°C durante 60-120 segundos.

- Tempo acima do líquido (217°C): 60-150 segundos.

- Temperatura de Pico: 260°C no máximo, por não mais de 10 segundos.

- Taxa de Aquecimento: Máximo 6°C/seg até 255°C.

- Taxa de Arrefecimento: Máximo 3°C/seg.

- O refluxo não deve ser realizado mais de duas vezes.

6.4 Soldadura Manual e Retrabalho

Se for necessária soldadura manual, use um ferro de soldar com temperatura da ponta ≤350°C, aplique calor a cada terminal por ≤3 segundos e use um ferro com potência nominal ≤25W. Permita um intervalo de arrefecimento de pelo menos 2 segundos entre terminais. O retrabalho é fortemente desencorajado. Se for inevitável, deve ser usado um ferro de soldar de duas pontas para aquecer simultaneamente ambos os terminais durante a remoção para evitar tensão mecânica no invólucro. Verifique sempre a funcionalidade do dispositivo após qualquer retrabalho.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e do Carretel

Os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada com uma largura de 8 mm, enrolada num carretel padrão de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro. Cada carretel contém 3000 peças. São fornecidas dimensões detalhadas para os compartimentos da fita transportadora e do carretel para garantir compatibilidade com alimentadores automáticos.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo do carretel contém informações críticas para rastreabilidade e aplicação correta:

- CPN:Número de Peça do Cliente (se atribuído).

- P/N:Número de Peça do Fabricante (ex., 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T).

- QTY:Quantidade de peças no carretel.

- CAT:Código do bin de Intensidade Luminosa (ex., P1, Q2).

- HUE:Código do bin de Cromaticidade/Comprimento de Onda Dominante (ex., D3, D4).

- REF:Código do bin de Tensão Direta (ex., 0, 1, 2).

- LOT No:Número do lote de fabrico para rastreamento de qualidade.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Retroiluminação:Ideal para retroiluminar símbolos, interruptores e pequenas áreas em painéis de instrumentos, painéis de controlo e eletrónica de consumo.
• Indicadores de Estado:Perfeito para indicadores de energia, conectividade ou estado de função em equipamentos de telecomunicações (telefones, faxes), hardware de rede e controlos industriais.
• Indicação de Uso Geral:Adequado para qualquer aplicação que requeira um sinal visual compacto, brilhante e amarelo.

8.2 Considerações de Projeto

• Acionamento de Corrente:Use sempre um resistor em série ou um driver de corrente constante. Calcule o valor do resistor usando R = (V_alimentação - VF) / IF, onde VF deve ser escolhido a partir do valor máximo no bin ou na ficha técnica para garantir que a corrente não exceda os limites nas piores condições.
• Gestão Térmica:Embora o invólucro seja pequeno, garanta uma área de cobre na PCB adequada ou vias térmicas sob a almofada térmica (se aplicável) para dissipar calor, especialmente quando operar perto dos valores máximos ou em temperaturas ambientes elevadas.
• Proteção ESD:Implemente proteção ESD nas linhas de entrada se o LED estiver num local acessível ao utilizador. Durante o manuseamento e montagem, use estações de trabalho e pulseiras aterradas.
• Projeto Óptico:O amplo ângulo de visão torna-o adequado para aplicações que requerem ampla visibilidade. Para luz focada, podem ser necessárias lentes externas ou guias de luz.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T oferece várias vantagens na sua categoria:

Vantagem de Tamanho:A sua pegada de 2,0x1,25mm é significativamente menor do que os LEDs tradicionais de orifício passante de 3mm ou 5mm, permitindo layouts de PCB mais densos.

Tecnologia de Material:O uso do material semicondutor AlGaInP proporciona alta eficiência e excelente pureza de cor no espectro amarelo/laranja/vermelho em comparação com tecnologias mais antigas.

Fiabilidade:A construção SMD e a embalagem robusta contribuem para uma boa estabilidade mecânica e resistência à vibração.

Conformidade:A conformidade total com as normas RoHS, REACH e sem halogéneos torna-o adequado para mercados globais com regulamentações ambientais rigorosas.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P1: Qual é o propósito dos códigos de binning?

R1: O binning garante consistência de cor e brilho dentro de um lote de produção. Para aplicações que requerem aparência uniforme (ex., matrizes multi-LED), recomenda-se especificar bins apertados ou encomendar do mesmo lote.

P2: Posso acionar este LED diretamente a partir de uma fonte lógica de 3,3V ou 5V?

R2: Não. Deve sempre usar um resistor limitador de corrente. Por exemplo, com uma fonte de 3,3V e um VF típico de 2,0V a 20mA, o valor do resistor seria (3,3V - 2,0V) / 0,020A = 65 Ohms. Um resistor padrão de 68 Ohm seria adequado.

P3: Por que há uma vida útil estrita de 7 dias após abrir o saco de barreira de humidade?

R3: Os invólucros SMD podem absorver humidade da atmosfera. Durante o processo de soldadura por refluxo a alta temperatura, esta humidade retida pode vaporizar-se rapidamente, causando delaminação interna ou fissuras ("efeito popcorn"), o que destrói o dispositivo.

P4: Como identifico o cátodo?

R4: O invólucro tem uma marca distinta do cátodo. No invólucro 19-21, esta é tipicamente uma risca verde, um entalhe ou um canto chanfrado no lado do terminal do cátodo. Consulte sempre o desenho das dimensões do invólucro para a marcação específica.

11. Estudo de Caso de Projeto Prático

Cenário:Projetar um painel de indicadores de estado compacto com 10 LEDs amarelos para um dispositivo médico portátil.

Passos do Projeto:

1. Projeto do Circuito:Use uma linha comum de 3,3V. Calcule o resistor em série para o pior caso: R = (3,3V - 2,35V_{VF máx}) / 0,020A = 47,5 Ohms. Selecione um resistor padrão de 47 Ohm, 1/10W. Isto garante que a corrente nunca excede 20,2 mA mesmo que o LED tenha o VF mínimo.

2. Layout da PCB:Posicione os LEDs com um espaçamento centro a centro de pelo menos 5mm para visibilidade individual. Inclua uma pequena área de cobre ligada às almofadas do cátodo para ajudar na dissipação de calor. Adicione contornos em serigrafia e marcas de polaridade (+ para ânodo, - ou símbolo de cátodo para cátodo) para clareza na montagem.

3. Montagem:Encomende todos os LEDs do mesmo bin de intensidade luminosa (ex., bin Q1) e comprimento de onda dominante (ex., bin D4) para garantir brilho e cor uniformes. Agende a montagem da PCB para que os LEDs sejam usados imediatamente após a abertura do saco de barreira de humidade.

4. Teste:Verifique a tensão direta e a saída de luz de uma amostra do painel nas condições de operação projetadas.

12. Princípio de Funcionamento

A emissão de luz neste LED baseia-se na eletroluminescência numa junção p-n semicondutora feita de AlGaInP. Quando uma tensão direta que excede o potencial interno da junção é aplicada, os eletrões da região tipo-n e as lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa. Lá, eles recombinam-se, libertando energia na forma de fotões. A energia específica da banda proibida da liga de AlGaInP determina o comprimento de onda da luz emitida, que neste caso está no espectro amarelo (~591 nm). A resina epóxi transparente encapsula o chip, fornece suporte mecânico e molda o padrão de saída de luz.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência em LEDs SMD como a série 19-21 continua em direção a:

Maior Eficiência:Melhorias contínuas no crescimento epitaxial e no design do chip resultam em mais lúmens por watt (lm/W), reduzindo o consumo de energia para a mesma saída de luz.

Miniaturização:Estão a ser desenvolvidos tamanhos de invólucro ainda menores (ex., 1,0x0,5mm) para dispositivos ultra-compactos.

Fiabilidade Aprimorada:Materiais e processos de embalagem melhorados levam a tempos de vida operacional mais longos e melhor desempenho sob alta temperatura e humidade.

Integração Inteligente:O mercado mais amplo está a ver crescimento em LEDs com drivers ou circuitos de controlo integrados, embora componentes discretos padrão como o 19-21 permaneçam essenciais para aplicações de indicador e retroiluminação de alto volume e custo-eficazes.