Ficha Técnica do LED SMD 19-213 Amarelo Verde Brilhante - Pacote 2.0x1.25x0.8mm - Tensão 2.0V - Potência 60mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 19-213 é um LED de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações eletrónicas modernas e compactas. Utiliza um chip semicondutor de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio) para produzir uma luz Amarelo Verde Brilhante. A principal vantagem deste componente é a sua pegada miniatura, que permite reduções significativas no tamanho da placa de circuito impresso (PCB) e nas dimensões gerais do equipamento. A sua construção leve torna-o ainda mais adequado para aplicações onde o espaço e o peso são restrições críticas. O LED é embalado em fita de 8mm enrolada num carretel de 7 polegadas de diâmetro, sendo totalmente compatível com equipamentos de montagem automática pick-and-place de alta velocidade. É um componente monocromático, sem chumbo (Pb-free), que cumpre as principais regulamentações ambientais, incluindo RoHS, REACH da UE e normas livres de halogéneos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

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. Os valores máximos absolutos são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. 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 faixa de temperatura de operação (Topr) é de -40°C a +85°C, enquanto a faixa de temperatura de armazenamento (Tstg) é ligeiramente mais ampla, de -40°C a +90°C. Para soldadura, é especificado um perfil de reflow com uma temperatura de pico de 260°C durante 10 segundos, ou soldadura manual a 350°C por um máximo de 3 segundos.

2.2 Características Eletro-Ópticas

O desempenho típico é medido a Ta=25°C e a uma corrente direta (IF) de 20 mA. A intensidade luminosa (Iv) tem uma faixa típica definida por códigos de bin, com um mínimo de 45,0 mcd e um máximo de 112,0 mcd. O ângulo de visão (2θ1/2), onde a intensidade é metade do valor no eixo, é um amplo 120 graus. O comprimento de onda de pico (λp) é tipicamente 575 nm, e o comprimento de onda dominante (λd) varia de 569,5 nm a 577,5 nm, categorizado em bins específicos. A largura de banda espectral (Δλ) é de aproximadamente 20 nm. A tensão direta (VF) é tipicamente 2,0V com um máximo de 2,35V. A corrente reversa (IR) é no máximo 10 μA quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada. É crucial notar que o dispositivo não foi projetado para operar em polarização reversa; a classificação VR é apenas para condições de teste ao medir IR.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência no brilho e na cor, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A saída luminosa é categorizada em quatro bins (P1, P2, Q1, Q2) quando medida a IF=20mA. O bin P1 cobre de 45,0 a 57,0 mcd, P2 de 57,0 a 72,0 mcd, Q1 de 72,0 a 90,0 mcd e Q2 de 90,0 a 112,0 mcd. Aplica-se uma tolerância de ±11% à intensidade luminosa.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A cor, definida pelo comprimento de onda dominante, é classificada em quatro bins (C16, C17, C18, C19) a IF=20mA. O bin C16 varia de 569,5 a 571,5 nm, C17 de 571,5 a 573,5 nm, C18 de 573,5 a 575,5 nm e C19 de 575,5 a 577,5 nm. É mantida uma tolerância apertada de ±1nm para o comprimento de onda dominante.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características essenciais para o projeto de circuitos e gestão térmica.

4.1 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva mostra como a saída de luz aumenta com a corrente direta. É não linear, e os projetistas devem consultar este gráfico para selecionar a corrente de operação adequada para o brilho desejado, garantindo que não excedam os valores máximos absolutos.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Este gráfico ilustra a derivação térmica da saída de luz. À medida que a temperatura ambiente aumenta, a eficiência luminosa diminui. Isto é crítico para aplicações que operam em ambientes de temperatura elevada, pois pode exigir compensação óptica ou elétrica.

4.3 Tensão Direta vs. Corrente Direta

A curva característica IV (Corrente-Tensão) é fundamental para projetar o circuito limitador de corrente. Mostra a relação exponencial, ajudando a calcular o valor necessário do resistor em série ou as especificações do driver de corrente constante.

4.4 Distribuição Espectral

A curva de distribuição de potência espectral confirma a natureza monocromática do LED, mostrando um único pico centrado em torno de 575 nm, o que define a sua cor Amarelo Verde Brilhante.

4.5 Padrão de Radiação

O diagrama polar descreve a distribuição espacial da intensidade luminosa. O ângulo de visão de 120° é aqui confirmado, mostrando um padrão de emissão quase-Lambertiano adequado para iluminação de área ampla.

4.6 Curva de Derivação da Corrente Direta

Este é, sem dúvida, o gráfico mais importante para a fiabilidade. Mostra a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura sobe, a corrente máxima deve ser reduzida para permanecer dentro da área de operação segura do dispositivo e dos limites de dissipação de potência.

5. Informações Mecânicas e de Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O LED tem um pacote SMD compacto. As dimensões-chave incluem um comprimento do corpo de 2,0 mm, uma largura de 1,25 mm e uma altura de 0,8 mm. Os terminais do ânodo e do cátodo estão claramente marcados. Todas as tolerâncias não especificadas são de ±0,1 mm. O desenho dimensional é essencial para criar o padrão de soldadura (footprint) no software CAD.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Reflow

Para soldadura sem chumbo, deve ser seguido um perfil de temperatura específico. A zona de pré-aquecimento deve estar entre 150°C e 200°C durante 60-120 segundos. O tempo acima da temperatura de liquidus do soldador (217°C) deve ser de 60-150 segundos. A temperatura de pico não deve exceder 260°C, e o tempo dentro de 5°C deste pico deve ser no máximo de 10 segundos. A taxa máxima de aquecimento é de 3°C/seg, e a taxa máxima de arrefecimento é de 6°C/seg. A soldadura por reflow não deve ser realizada mais de duas vezes.

6.2 Soldadura Manual

Se a soldadura manual for inevitável, 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 soldar de baixa potência (≤25W). Deve ser deixado um intervalo mínimo de 2 segundos entre a soldadura de cada terminal para evitar choque térmico.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Os componentes são embalados num saco resistente à humidade com dessecante. O saco não deve ser aberto até que as peças estejam prontas para uso. Após a abertura, os LEDs não utilizados devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de Humidade Relativa (HR) e usados dentro de 168 horas (7 dias). Se este prazo for excedido ou o indicador de dessecante mudar de cor, é necessário um tratamento de secagem a 60±5°C durante 24 horas antes do uso.

7. Informações de Embalagem e Encomenda

7.1 Especificações do Carretel e da Fita

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada num carretel de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro. A largura do carretel é de 13,0 mm, e o diâmetro do cubo é de 44,4 mm. Cada carretel contém 3000 peças. As dimensões do bolso da fita transportadora são projetadas para segurar firmemente o pacote de 2,0x1,25 mm.

7.2 Informações da Etiqueta

A etiqueta da embalagem contém informações críticas para rastreabilidade e aplicação correta: Número do Produto do Cliente (CPN), Número do Produto (P/N), Quantidade de Embalagem (QTY), Classificação de Intensidade Luminosa (CAT), Classificação de Cromaticidade/Comprimento de Onda Dominante (HUE), Classificação de Tensão Direta (REF) e Número do Lote (LOT No).

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Aplicações Típicas

A cor Amarelo Verde Brilhante e o amplo ângulo de visão tornam este LED ideal para indicação de estado e retroiluminação. Usos comuns incluem retroilumação de painéis de instrumentos e interruptores, retroilumação de indicadores e teclados em dispositivos de telecomunicações como telefones e faxes, retroilumação plana para pequenos LCDs e símbolos, e aplicações de indicador de uso geral.

8.2 Considerações de Projeto

Limitação de Corrente:Um resistor limitador de corrente externo é obrigatório. A característica IV exponencial significa que um pequeno aumento na tensão pode causar um grande e prejudicial aumento na corrente. O valor do resistor deve ser calculado com base na tensão de alimentação, na tensão direta típica do LED (2,0V) e na corrente de operação desejada (≤25 mA).

Gestão Térmica:Embora o pacote seja pequeno, a dissipação de potência (até 60 mW) deve ser considerada, especialmente em altas temperaturas ambientes ou espaços fechados. A curva de derivação deve ser consultada. Uma área de cobre adequada na PCB ao redor das almofadas pode ajudar a dissipar o calor.

Proteção ESD:Embora classificado para 2000V HBM, devem ser observadas as precauções padrão de manuseio ESD durante a montagem.

Projeto Óptico:O ângulo de visão de 120° proporciona uma cobertura ampla. Para luz focada, seriam necessárias ópticas secundárias (lentes). A lente de resina transparente oferece uma boa extração de luz.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com pacotes de LED mais antigos de montagem em orifício, este tipo SMD oferece uma pegada e perfil drasticamente reduzidos, permitindo projetos modernos miniaturizados. A tecnologia AlGaInP proporciona alta eficiência e cor saturada no espectro amarelo-verde. O amplo ângulo de visão de 120° é uma vantagem-chave sobre LEDs de ângulo mais estreito para aplicações que requerem ampla visibilidade. A conformidade com as normas RoHS, REACH e livres de halogéneos garante que cumpre os rigorosos requisitos ambientais globais para produtos eletrónicos.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Posso acionar este LED sem um resistor em série?

R: Não. A ficha técnica avisa explicitamente que uma ligeira mudança na tensão causará uma grande mudança na corrente, levando à queima. Um resistor limitador de corrente ou um driver de corrente constante é essencial.

P: O que acontece se eu exceder os 7 dias de vida útil após abrir o saco à prova de humidade?

R: Os LEDs podem absorver humidade, o que pode causar fissuras tipo "popcorn" ou delaminação durante a soldadura por reflow. Devem ser secos a 60±5°C durante 24 horas antes do uso.

P: Posso usar isto para indicação de tensão reversa?

R: Não. O dispositivo não foi projetado para operação reversa. A classificação de tensão reversa de 5V é apenas para condições de teste ao medir a corrente de fuga (IR).

P: Como interpreto os códigos de bin (P1, C17, etc.) na etiqueta?

R: Estes códigos especificam a faixa garantida para intensidade luminosa (P1, P2, Q1, Q2) e comprimento de onda dominante (C16-C19). Os projetistas devem selecionar o bin apropriado para os requisitos de brilho e consistência de cor da sua aplicação.

11. Estudo de Caso de Projeto Prático

Considere projetar um indicador de estado para um dispositivo de consumo portátil alimentado por uma linha de 3,3V. O objetivo é uma luz Amarelo Verde Brilhante claramente visível.

Passo 1 - Seleção de Corrente:Visando um brilho médio, é escolhida uma corrente de operação de 15 mA, bem abaixo do máximo de 25 mA.

Passo 2 - Cálculo do Resistor:Usando a Lei de Ohm: R = (V_alimentação - Vf_LED) / I_LED. Com V_alimentação = 3,3V, Vf_típico = 2,0V e I_LED = 0,015 A, R = (3,3 - 2,0) / 0,015 = 86,67 Ω. O valor padrão mais próximo de 91 Ω ou 82 Ω pode ser selecionado, ajustando ligeiramente a corrente.

Passo 3 - Potência Nominal:Potência dissipada no resistor P_R = I²R = (0,015)² * 91 = 0,0205 W. Um resistor padrão de 1/10W (0,1W) é mais do que suficiente.

Passo 4 - Verificação Térmica:A dissipação de potência do dispositivo P_LED = Vf * I = 2,0V * 0,015A = 30 mW. De acordo com a curva de derivação, a uma temperatura ambiente máxima esperada de 50°C, a corrente permitida ainda está acima de 25 mA, portanto 15 mA é segura.

Passo 5 - Layout do PCB:É criado um footprint correspondente ao pacote de 2,0x1,25mm. Pequenas ligações de alívio térmico para uma modesta área de cobre podem auxiliar na soldadura e dissipação de calor sem atuar como um grande dissipador que possa complicar o reflow.

12. Princípio de Funcionamento

Este LED opera com base no princípio da eletroluminescência numa junção p-n semicondutora. A região ativa é composta por AlGaInP. Quando uma tensão direta que excede o potencial intrínseco da junção é aplicada, eletrões da região tipo n e lacunas da região tipo p são injetados na região ativa. Aqui, 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, neste caso, correspondendo ao Amarelo Verde Brilhante (~575 nm). O encapsulante de resina epóxi transparente protege o chip semicondutor, fornece estabilidade mecânica e molda o feixe de saída de luz para o ângulo de visão especificado de 120 graus.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs SMD como o 19-213 faz parte da tendência mais ampla na eletrónica em direção à miniaturização, maior fiabilidade e montagem automatizada. A tecnologia AlGaInP representa uma solução madura e eficiente para produzir LEDs de alta luminosidade em vermelho, laranja, amarelo e verde. A investigação contínua em materiais semicondutores, como refinamentos no crescimento epitaxial e conversão por fósforo para espectros mais amplos, continua a expandir os limites da eficiência, reprodução de cor e densidade de potência. Além disso, as inovações em embalagens focam-se em melhorar a gestão térmica para permitir correntes de acionamento mais elevadas em pegadas cada vez menores, bem como em melhorar a fiabilidade em condições ambientais adversas. A integração de eletrónica de acionamento e múltiplos chips de cor em pacotes únicos (por exemplo, LEDs RGB) é outra tendência significativa possibilitada pela tecnologia SMD avançada.