Ficha Técnica do LED SMD 19-21/S2C-AL2M2VY/3T - Dimensões 2.0x1.25x0.8mm - Tensão 1.7-2.2V - Cor Laranja Brilhante - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 19-21/S2C-AL2M2VY/3T é um LED de montagem em superfície (SMD) que utiliza tecnologia de chip AlGaInP para emitir uma cor laranja brilhante. Este componente foi projetado para montagens eletrónicas modernas e compactas, oferecendo vantagens significativas na utilização do espaço na placa e nos processos de fabrico automatizados.

1.1 Vantagens Principais e Posicionamento

A principal vantagem deste LED é a sua pegada minúscula. Sendo significativamente menor do que os LEDs tradicionais com terminais, permite o projeto de placas de circuito impresso (PCBs) mais pequenas, maior densidade de componentes, redução dos requisitos de espaço de armazenamento e, em última análise, a criação de equipamentos finais mais compactos. A sua construção leve torna-o ainda uma escolha ideal para aplicações onde o tamanho e o peso são restrições críticas.

Este LED é monocromático, não contém chumbo (Pb-free) e está em conformidade com 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). É fornecido em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, sendo totalmente compatível com o equipamento automático de pick-and-place padrão utilizado na fabricação eletrónica de alto volume. O componente também é compatível com os processos de soldagem por reflow por infravermelhos e por fase de vapor.

2. Especificações Técnicas e Interpretação Detalhada

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. O funcionamento nestas condições não é garantido.

• Tensão Reversa (V_R):5V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta (I_F):25mA (contínua).
• Corrente Direta de Pico (I_FP):60mA (com um ciclo de trabalho de 1/10 e frequência de 1kHz). Esta especificação é apenas para operação pulsada.
• Dissipação de Potência (P_d):60mW. Esta é a potência máxima que o encapsulamento pode dissipar sem exceder os seus limites térmicos.
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):2000V. Isto indica um nível moderado de sensibilidade à ESD; são necessários procedimentos adequados de manuseio antiestático.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. O dispositivo é classificado para aplicações na gama de temperatura industrial.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem:Para soldagem por reflow, é especificada uma temperatura de pico de 260°C por um máximo de 10 segundos. Para soldagem 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 são medidos numa condição de teste padrão de temperatura ambiente (T_a) de 25°C e corrente direta (I_F) de 5mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de um mínimo de 14,5 mcd a um máximo de 28,5 mcd. O valor típico encontra-se dentro desta gama. Aplica-se uma tolerância de ±11%.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):O ângulo de meia intensidade é tipicamente 100 graus, indicando um padrão de visão amplo.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):Tipicamente 611 nm.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 600,5 nm a 612,5 nm, com uma tolerância de ±1 nm. Este parâmetro define a cor percecionada.
• Largura Espectral (Δλ):Tipicamente 17 nm, medida à meia intensidade do pico (Largura a Meia Altura).
• Tensão Direta (V_F):Varia de 1,70V a 2,20V a I_F=5mA, com uma tolerância de ±0,05V.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 10 μA quando uma tensão reversa (V_R) de 5V é aplicada.Nota Importante:O dispositivo não foi projetado para operar em polarização reversa; esta condição de teste é apenas para caracterização da corrente de fuga.

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

Classificado a I_F= 5mA.

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

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Classificado a I_F= 5mA.

• D8:600,5 nm a 603,5 nm
• D9:603,5 nm a 606,5 nm
• D10:606,5 nm a 609,5 nm
• D11:609,5 nm a 612,5 nm

3.3 Binning de Tensão Direta

Classificado a I_F= 5mA.

• 19:1,70V a 1,80V
• 20:1,80V a 1,90V
• 21:1,90V a 2,00V
• 22:2,00V a 2,10V
• 23:2,10V a 2,20V

O código de produto "19-21" no número da peça provavelmente referencia bins específicos destas categorias (ex., bin V_F19-21).

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características típicas que são cruciais para o projeto.

4.1 Distribuição Espectral

A curva mostra um único pico dominante centrado em torno de 611 nm, o que é característico dos LEDs laranja baseados em AlGaInP. A largura de banda estreita (tipicamente 17 nm) resulta numa cor laranja saturada e pura.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva é geralmente linear a correntes mais baixas, mas mostrará efeitos de saturação à medida que a corrente aumenta. É essencial para determinar a corrente de acionamento necessária para atingir um nível de brilho desejado.

4.3 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

A intensidade luminosa diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Esta curva é crítica para aplicações que operam numa ampla gama de temperaturas, pois permite aos projetistas reduzir a saída esperada ou compensar no circuito de acionamento.

4.4 Curva de Derating da Corrente Direta

Este gráfico 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 dos limites de dissipação de potência do dispositivo e evitar fuga térmica.

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

Esta curva padrão de díodo mostra a relação exponencial. A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que diminui ligeiramente à medida que a temperatura da junção aumenta.

4.6 Diagrama de Radiação

O diagrama polar confirma o padrão de emissão amplo, semelhante a Lambert, com um ângulo de visão típico de 100 graus, proporcionando iluminação uniforme numa área ampla.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED SMD 19-21 tem um encapsulamento retangular compacto. As dimensões principais (em mm, tolerância ±0,1mm salvo especificação) incluem um tamanho do corpo de aproximadamente 2,0mm de comprimento e 1,25mm de largura, com uma altura de cerca de 0,8mm. O desenho detalhado especifica as localizações dos terminais, a altura de elevação e a posição da marca de identificação do cátodo.

5.2 Identificação da Polaridade

Uma marca clara do cátodo é indicada no encapsulamento e no desenho dimensional. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem para evitar danos por polarização reversa.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Limitação de Corrente

Obrigatório:Um resistor limitador de corrente externo ou um driver de corrente constante deve ser sempre usado em série com o LED. A tensão direta do LED tem um joelho acentuado; um pequeno aumento na tensão de alimentação pode causar um grande aumento na corrente, potencialmente destrutivo.

6.2 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

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

1. Não abra o saco até estar pronto para usar.
2. Após a abertura, os LEDs não utilizados devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de Humidade Relativa.
3. A "vida útil após abertura" do saco é de 168 horas (7 dias).
4. Se o tempo de exposição for excedido ou o indicador de dessecante tiver mudado de cor, os componentes devem ser pré-aquecidos a 60°C ±5°C durante 24 horas antes da soldagem por reflow para evitar danos por "efeito pipoca".

6.3 Perfil de Soldagem por Reflow

É especificado um perfil de reflow sem chumbo (Pb-free):

• Pré-aquecimento:150-200°C durante 60-120 segundos.
• Tempo Acima do Líquido (TAL):Acima de 217°C durante 60-150 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C, mantida por um máximo de 10 segundos.
• Taxa de Aquecimento:Máximo de 6°C/segundo.
• Taxa de Arrefecimento:Máximo de 3°C/segundo.

A soldagem por reflow não deve ser realizada mais do que duas vezes. Evite tensão mecânica no LED durante o aquecimento e não deforme a PCB após a soldagem.

6.4 Soldagem Manual e Retrabalho

Se for necessária soldagem manual, use um ferro de soldar com temperatura da ponta <350°C, aplique calor por ≤3 segundos por terminal e use um ferro com potência nominal <25W. Permita um intervalo de arrefecimento de >2 segundos entre terminais. O retrabalho é fortemente desencorajado. Se for absolutamente necessário, use um ferro de soldar de dupla ponta para aquecer simultaneamente ambos os terminais e levantar o componente para evitar danos nos terminais. Verifique sempre a funcionalidade do LED após qualquer retrabalho.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro. A largura da fita é de 8mm. Cada bobina contém 3000 peças. Dimensões detalhadas para os compartimentos da fita transportadora e da bobina são fornecidas na ficha técnica.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém vários campos-chave:

• CPN:Número do Produto do Cliente
• P/N:Número do Produto do Fabricante (ex., 19-21/S2C-AL2M2VY/3T)
• QTY:Quantidade da Embalagem
• CAT:Classificação de Intensidade Luminosa (Código Bin, ex., M1)
• HUE:Coordenadas de Cromaticidade & Classificação de Comprimento de Onda Dominante (Código Bin, ex., D10)
• REF:Classificação de Tensão Direta (Código Bin, ex., 20)
• LOT No:Número do Lote de Fabricação para rastreabilidade.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Interior Automóvel:Iluminação de fundo para indicadores do painel de instrumentos, interruptores e painéis de controlo.
• Equipamentos de Telecomunicações:Indicadores de estado e iluminação de fundo de teclado em telefones, máquinas de fax e hardware de rede.
• Eletrónica de Consumo:Iluminação de fundo plana para pequenos ecrãs LCD, iluminação de interruptores e indicadores simbólicos.
• Indicação de Uso Geral:Estado de energia, indicação de modo e sinais de alerta numa grande variedade de dispositivos eletrónicos.

8.2 Considerações de Projeto

1. Circuito de Acionamento:Implemente sempre uma fonte de corrente constante ou uma fonte de tensão com um resistor em série. Calcule o valor do resistor usando R = (V_{alimentação}- V_F) / I_F, onde V_Fdeve ser escolhido a partir do valor máximo do bin (2,2V) para um projeto robusto.
2. Gestão Térmica:Embora a potência seja baixa, garanta uma área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas sob os terminais do LED se operar a altas temperaturas ambiente ou próximo da corrente máxima, para ajudar a dissipar o calor e manter a estabilidade da saída de luz.
3. Projeto Óptico:O amplo ângulo de visão de 100 graus torna-o adequado para aplicações que requerem iluminação de área ampla sem ótica secundária. Para feixes focados, pode ser necessária uma lente.
4. Proteção ESD:Incorpore diodos de proteção ESD em linhas de sinal sensíveis se o LED estiver num local acessível ao utilizador, uma vez que o dispositivo tem uma classificação HBM de 2kV.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com as tecnologias de LED mais antigas de orifício passante, o LED SMD 19-21 oferece:

• Redução de Tamanho:Pegada e perfil drasticamente menores.
• Eficiência de Fabricação:Permite montagem totalmente automatizada e de alta velocidade.
• Desempenho:A tecnologia AlGaInP proporciona alta eficiência e boa saturação de cor no espectro laranja/vermelho.
• Fiabilidade:A construção sólida SMD é geralmente mais robusta contra vibração e choque mecânico do que os dispositivos com ligações por fio a um chassi de terminais.

Comparado com alguns outros LEDs SMD laranja, a estrutura de binning específica (Intensidade Luminosa, Comprimento de Onda Dominante, Tensão Direta) desta peça permite uma correspondência de cor e brilho mais apertada a nível do sistema quando vários LEDs são usados numa matriz.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?

R: O comprimento de onda de pico (λ_p) é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima. O comprimento de onda dominante (λ_d) é o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponde à cor percecionada do LED. Para LEDs com um espectro simétrico, estão frequentemente próximos, mas λ_dé mais relevante para a especificação da cor.

P: Posso acionar este LED a 20mA continuamente?

R: Sim, a corrente direta contínua máxima absoluta é de 25mA, portanto 20mA está dentro da especificação. No entanto, deve consultar a curva de derating se a temperatura ambiente estiver significativamente acima de 25°C e garantir uma dissipação de calor adequada.

P: Por que é que a classificação de tensão reversa é apenas 5V?

R: Este LED não foi projetado para operar em polarização reversa. A classificação de 5V é uma condição de teste para medir a corrente de fuga (I_R). No projeto do circuito, deve garantir que o LED nunca seja submetido a uma tensão reversa, tipicamente garantindo que está corretamente orientado ou colocando um díodo de proteção em paralelo (anti-paralelo) se a aplicação o exigir.

P: Como interpreto o número da peça 19-21/S2C-AL2M2VY/3T?

R: Embora a decodificação completa possa ser proprietária, um padrão comum é: "19-21" provavelmente indica a gama do bin de tensão direta, "S2C" pode referir-se ao tamanho/estilo do encapsulamento (2.0x1.25mm), "AL2M2VY" provavelmente codifica o material do chip (AlGaInP), cor (Laranja Brilhante) e outros atributos, e "3T" pode indicar embalagem em fita e bobina.

11. Estudo de Caso Prático de Projeto

Cenário:Projetar um conjunto de três indicadores de estado laranja para um dispositivo de consumo alimentado por uma linha de 5V. O objetivo é um brilho e cor uniformes.

Passos do Projeto:

1. Seleção da Corrente:Escolha I_F= 10mA para um bom equilíbrio entre brilho e longevidade, bem abaixo do máximo de 25mA.
2. Cálculo da Tensão:Use o V_Fmáximo da ficha técnica (2,20V) para um projeto conservador. Resistor em série R = (5V - 2,20V) / 0,010A = 280Ω. O valor padrão E24 mais próximo é 270Ω ou 300Ω. Escolher 270Ω dá I_F≈ (5-2,2)/270 = 10,37mA.
3. Potência no Resistor:P = I²R = (0,01037)²* 270 ≈ 0,029W. Um resistor padrão de 1/10W (0,1W) é mais do que suficiente.
4. Garantir Uniformidade:Para obter uma aparência uniforme, especifique requisitos de binning apertados ao encomendar: solicite todos os LEDs do mesmo bin de Comprimento de Onda Dominante (ex., D10) e do mesmo bin de Intensidade Luminosa (ex., M1). Usar resistores individuais para cada LED (em vez de um resistor para todos em paralelo) compensa pequenas variações de V_Fe garante corrente igual.
5. Layout:Coloque os LEDs com espaçamento adequado para evitar acoplamento térmico. Siga o layout recomendado dos terminais do desenho dimensional para uma soldagem fiável.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LED 19-21 é baseado no material semicondutor AlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio). Este semicondutor composto permite a engenharia de bandgap direta necessária para produzir emissão de luz eficiente nas regiões espectrais laranja, vermelha e amarela. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, eletrões e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam, libertando energia na forma de fotões. A proporção específica de alumínio, gálio e índio na rede cristalina determina a energia do bandgap e, assim, o comprimento de onda (cor) da luz emitida. O encapsulamento de resina transparente protege o chip e atua como uma lente primária, moldando a luz emitida no padrão de amplo ângulo de visão.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

O mercado para LEDs SMD como o 19-21 continua a evoluir. As principais tendências incluem:

• Maior Eficiência:Melhorias contínuas na ciência dos materiais e no design do chip levam a uma maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt elétrico), permitindo correntes de acionamento mais baixas e reduzindo o consumo de energia do sistema.
• Miniaturização:A procura por dispositivos mais pequenos empurra os tamanhos dos encapsulamentos para ainda menores do que o 19-21 (ex., tamanhos métricos 1608, 1005), mantendo ou melhorando o desempenho.
• Fiabilidade e Vida Útil Melhoradas:Melhorias nos materiais de encapsulamento, fixação do chip e ligação por fio (ou designs flip-chip) estão a estender as vidas úteis operacionais e a melhorar o desempenho em condições de alta temperatura e alta humidade.
• Integração Inteligente:Uma tendência mais ampla envolve integrar circuitos de controlo, como drivers de corrente constante ou mesmo controladores endereçáveis (como o WS2812), diretamente no encapsulamento do LED, simplificando o projeto do sistema para efeitos de iluminação complexos.
• Sustentabilidade:O foco em materiais livres de halogéneos, sem chumbo e em conformidade com o REACH, como visto nesta ficha técnica, é um requisito padrão da indústria impulsionado por regulamentações ambientais globais.

Embora a tecnologia fundamental AlGaInP para laranja/vermelho seja madura, estas tendências de encapsulamento e integração garantem que componentes como o 19-21 permaneçam relevantes e melhorem ao longo do tempo.