Ficha Técnica da Série SMD LED 19-237B - Pacote 2.0x1.6x0.9mm - Tensão 1.7-3.3V - Multicor - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

A série 19-237B é um LED SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície) compacto e multicor, projetado para aplicações eletrónicas modernas que exigem miniaturização e alta fiabilidade. Este componente representa um avanço significativo em relação aos LEDs tradicionais do tipo "lead-frame", permitindo reduções substanciais na área ocupada na placa de circuito impresso (PCB), aumento da densidade de componentes e, em última análise, contribuindo para o desenvolvimento de equipamentos finais mais pequenos e leves. A sua construção leve torna-o particularmente adequado para aplicações onde o espaço e o peso são restrições críticas.

1.1 Vantagens Principais e Posicionamento do Produto

As principais vantagens do LED SMD 19-237B derivam da sua pegada miniaturizada e da tecnologia de montagem em superfície. O pacote é fornecido em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, garantindo total compatibilidade com equipamentos automáticos de pick-and-place, padrão na fabricação em grande volume. Esta compatibilidade agiliza o processo produtivo, reduz o tempo de montagem e minimiza o potencial de erro humano. Além disso, o dispositivo é qualificado para uso com processos de soldadura por refluxo infravermelho (IR) e de fase de vapor, oferecendo flexibilidade na configuração da linha de produção. Uma característica fundamental é a sua capacidade multicor dentro de uma única pegada de pacote, proporcionada por diferentes materiais de chip semicondutor. O produto também é fabricado sem chumbo e projetado para permanecer em conformidade com a diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), atendendo aos requisitos ambientais e regulatórios globais.

1.2 Mercado-Alvo e Aplicações

O 19-237B destina-se a uma ampla gama de eletrónica de consumo, industrial e de comunicações. Os seus principais domínios de aplicação incluem retroiluminação para painéis de instrumentos e interruptores de membrana, proporcionando iluminação uniforme. Em equipamentos de telecomunicações, serve como indicadores de estado e retroiluminação de teclado em dispositivos como telefones e máquinas de fax. Também é muito adequado como fonte de retroiluminação plana para ecrãs de cristais líquidos (LCD), painéis de interruptores e ícones simbólicos. Por fim, o seu design de propósito geral torna-o uma escolha versátil para várias tarefas de indicação e iluminação de baixo nível em múltiplas indústrias.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos parâmetros elétricos, ópticos e térmicos especificados na ficha técnica, que são críticos para um design de circuito fiável e integração de sistema.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

As Especificações Máximas Absolutas definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estas não são condições de operação. Para a série 19-237B, todas as especificações são dadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. A tensão reversa máxima (V_R) é de 5V para todos os códigos de cor. A corrente direta contínua máxima (I_F) é de 25 mA. A corrente direta de pico (I_FP), aplicável a um ciclo de trabalho de 1/10 e frequência de 1 kHz, varia: 60 mA para o chip R6 (Vermelho) e 100 mA para os chips GH (Verde) e BH (Azul). A dissipação de potência máxima (P_d) é de 60 mW para R6 e 95 mW para GH/BH. A tensão de suporte a descargas eletrostáticas (ESD) pelo modelo do corpo humano (HBM) é de 2000V para R6 e 1500V para GH/BH, indicando que o chip vermelho pode ter uma proteção ESD ligeiramente mais robusta. A faixa de temperatura de operação (T_opr) é de -40°C a +85°C, e a faixa de temperatura de armazenamento (T_stg) é de -40°C a +90°C. O perfil de temperatura de soldadura é crítico: para soldadura por refluxo, o dispositivo pode suportar 260°C durante 10 segundos; para soldadura manual, o limite é de 350°C durante 3 segundos.

2.2 Características Eletro-Ópticas

As Características Eletro-Ópticas são medidas a Ta=25°C e uma corrente de teste padrão (I_F) de 5mA, fornecendo as principais métricas de desempenho para o design.

• Intensidade Luminosa (I_v):Esta é a potência luminosa percebida por unidade de ângulo sólido. As faixas típicas são: R6: 18,0-57,0 mcd; GH: 28,5-112 mcd; BH: 11,5-28,5 mcd. A variante verde oferece tipicamente a maior saída.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):O ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade máxima. É tipicamente de 120 graus, indicando um padrão de emissão difuso e amplo, adequado para iluminação de área e indicadores.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):O comprimento de onda no qual a emissão espectral é máxima. Os valores típicos são: R6: 632 nm; GH: 518 nm; BH: 468 nm.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):O comprimento de onda único percebido pelo olho humano que corresponde à cor do LED. Faixas: R6: 613-627 nm; GH: 520-535 nm; BH: 465-475 nm. As tolerâncias são de ±1nm.
• Largura de Banda do Espectro de Radiação (Δλ):A largura espectral à meia intensidade máxima. Típico: R6: 20 nm; GH: 35 nm; BH: 25 nm. Uma largura de banda mais ampla, como se vê no verde, pode afetar a pureza da cor.
• Tensão Direta (V_F):A queda de tensão no LED à corrente de teste. Faixas: R6: 1,7-2,2 V; GH: 2,6-3,3 V; BH: 2,6-3,3 V. A tolerância é de ±0,10V. Este parâmetro é crucial para o cálculo do resistor limitador de corrente.
• Corrente Reversa (I_R):A corrente de fuga quando é aplicada uma polarização reversa de 5V. Máx.: R6: 10 μA; GH/BH: 50 μA.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica define um sistema de binning para categorizar os LEDs com base em parâmetros ópticos chave, garantindo consistência na produção em massa. Os designers devem especificar os bins para garantir uniformidade de cor e brilho na sua aplicação.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são classificados em bins com base na sua intensidade luminosa medida a I_F=5mA.

• R6 (Vermelho):Bins M (18,0-28,5 mcd), N (28,5-45,0 mcd), P (45,0-57,0 mcd).
• GH (Verde):Bins N (28,5-45,0 mcd), P (45,0-72,0 mcd), Q (72,0-112 mcd).
• BH (Azul):Bins L (11,5-18,0 mcd), M (18,0-28,5 mcd).

A tolerância para intensidade luminosa é de ±11% dentro de um bin.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante (para GH Verde)

Para o LED GH (Verde), é fornecida uma classificação adicional para o comprimento de onda dominante: Bin 1 (520-525 nm), Bin 2 (525-530 nm), Bin 3 (530-535 nm). A tolerância é de ±1nm. Isto permite uma seleção precisa da cor, o que é crítico em aplicações como indicadores de estado onde o significado da cor é padronizado.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui curvas características típicas para cada cor de LED (R6, GH, BH), que são inestimáveis para compreender o comportamento do dispositivo em condições não padrão.

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

As curvas mostram a relação exponencial entre a corrente direta e a tensão direta. Para todas as cores, a tensão aumenta com a corrente. O LED vermelho (R6) tem uma tensão direta significativamente mais baixa para uma dada corrente em comparação com os LEDs verde e azul, o que é característico dos diferentes materiais semicondutores (AlGaInP vs. InGaN). Esta diferença deve ser considerada no design do circuito de acionamento, especialmente em matrizes multicor.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Estes gráficos demonstram que a intensidade luminosa aumenta aproximadamente de forma linear com a corrente direta na faixa de operação típica (até ~20mA). No entanto, a eficiência (lúmens por watt) pode atingir um pico numa corrente específica e depois diminuir devido ao aquecimento e outros efeitos. Os designers não devem assumir que o brilho escala linearmente indefinidamente.

4.3 Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente

Esta é uma curva crítica para a gestão térmica. A intensidade luminosa para todas as cores diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. A redução de capacidade é significativa, especialmente para os LEDs verdes e azuis baseados em InGaN, que são geralmente mais sensíveis à temperatura do que os LEDs vermelhos de AlGaInP. Isto exige dissipadores de calor ou redução da corrente em ambientes de alta temperatura para manter o brilho e a longevidade.

4.4 Curva de Redução da Corrente Direta

Esta curva especifica a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura aumenta, a corrente máxima permitida deve ser reduzida para evitar exceder o limite de dissipação de potência do dispositivo e causar fuga térmica. A adesão a esta curva é essencial para a fiabilidade.

4.5 Distribuição Espectral

Os gráficos espectrais mostram a intensidade relativa da luz emitida em todos os comprimentos de onda. O LED vermelho (R6) tem um pico mais estreito e definido em torno de 632 nm. O verde (GH) tem um pico mais amplo em torno de 518 nm, e o azul (BH) tem um pico em torno de 468 nm. A forma e a largura destes espectros influenciam a reprodução de cor e a pureza da luz.

4.6 Diagrama de Radiação

Os padrões de radiação polar ilustram a distribuição espacial da luz. Os diagramas fornecidos para cada cor mostram um padrão lambertiano ou quase lambertiano típico, consistente com o ângulo de visão de 120 graus. A intensidade é mais alta a 0 graus (perpendicular à face do LED) e diminui em direção às bordas.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O LED 19-237B tem um pacote retangular compacto. As dimensões principais (em mm) são: Comprimento: 2,0 ±0,2; Largura: 1,6 ±0,2; Altura: 0,9 ±0,1. O cátodo é identificado por uma marca no pacote. É fornecida uma imagem dimensionada detalhada, incluindo o espaçamento dos terminais e a geometria das pastilhas de solda.

5.2 Layout Sugerido das Pastilhas e Identificação de Polaridade

Um padrão de pastilhas sugerido (footprint) para o design de PCB é incluído para referência, com dimensões de 1,4mm x 0,8mm para as pastilhas. A ficha técnica nota explicitamente que esta é uma sugestão e os designers devem modificá-la com base no seu processo de montagem específico e requisitos de fiabilidade. Uma clara identificação de polaridade (marca do ânodo) é mostrada no topo do pacote para evitar colocação incorreta.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A manipulação e soldadura adequadas são cruciais para componentes SMD. O 19-237B é classificado para perfis de soldadura por refluxo padrão com uma temperatura de pico de 260°C por um máximo de 10 segundos. Para reparação manual, é permitida soldadura manual com uma ponta de ferro a 350°C por até 3 segundos. É crítico seguir estas diretrizes para evitar danos ao chip LED ou ao pacote plástico devido ao calor excessivo. O dispositivo deve ser armazenado na sua embalagem original resistente à humidade até ao uso. Se exposto à humidade ambiente além das especificações, pode ser necessário um processo de pré-aquecimento antes do refluxo para evitar o "efeito pipoca" (fissuração do pacote devido à pressão de vapor durante a soldadura).

7. Embalagem e Informação de Encomenda

Os LEDs são fornecidos em embalagem resistente à humidade em fita transportadora relevada. As dimensões da fita são especificadas. A bobina tem um diâmetro padrão de 7 polegadas. Uma etiqueta na bobina fornece informações chave para rastreabilidade e verificação: Número da Peça do Cliente (CPN), Número da Peça do Fabricante (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). Este sistema de rotulagem garante o manuseamento correto do material e o controlo de inventário.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Design

Ao projetar com o LED 19-237B, vários fatores devem ser considerados. Primeiro, use sempre um resistor limitador de corrente em série com o LED. Calcule o valor do resistor com base na tensão de alimentação (V_supply), na tensão direta do LED (V_F - use o valor máximo para fiabilidade) e na corrente direta desejada (I_F). Fórmula: R = (V_supply - V_F) / I_F. Considere a potência nominal do resistor. Segundo, considere os efeitos térmicos. Se a aplicação operar a altas temperaturas ambiente, reduza a corrente direta de acordo com a curva fornecida para manter a longevidade e a saída de luz estável. Terceiro, para aplicações multicor ou em matriz, especifique códigos de binning apertados (CAT, HUE) para garantir uniformidade visual em todos os LEDs. Quarto, garanta que o design das pastilhas de PCB fornece filete de solda adequado e resistência mecânica. Finalmente, considere o ângulo de visão (120°) ao projetar guias de luz ou lentes para a aplicação.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs maiores, de orifício passante, a principal vantagem do 19-237B é a sua pegada SMD miniaturizada, permitindo montagem automatizada e miniaturização do produto. Dentro do panorama de LEDs SMD, os seus principais diferenciadores incluem o seu tamanho de pacote específico de 2,0x1,6mm, o amplo ângulo de visão de 120 graus e a disponibilidade de três cores primárias distintas (vermelho, verde, azul) a partir de um único contorno de pacote. A classificação de potência múltipla (60mW para vermelho, 95mW para verde/azul) e as diferentes classificações ESD também o distinguem das ofertas genéricas. A sua compatibilidade com refluxo IR/fase de vapor padrão e a clara estrutura de binning tornam-no adequado tanto para prototipagem como para produção em grande volume e consciente da qualidade.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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 físico onde o LED emite mais potência óptica. O comprimento de onda dominante (λ_d) é o comprimento de onda único percebido que corresponde à cor que o olho humano vê. Eles estão frequentemente próximos, mas não são idênticos, especialmente para LEDs com espectros amplos.

P: Por que a tensão direta é diferente para o LED vermelho em comparação com o verde e o azul?

R: A tensão direta é determinada pela energia da banda proibida do material semicondutor. Os LEDs vermelhos usam tipicamente AlGaInP, que tem uma banda proibida mais baixa (~1,8-2,0 eV) do que o InGaN usado para LEDs verdes e azuis (~2,4-3,4 eV). Uma banda proibida mais alta requer uma tensão mais alta para "empurrar" os eletrões através dela.

P: Como interpreto os códigos de binning (CAT, HUE, REF) na etiqueta da bobina?

R: Estes códigos correspondem aos bins de desempenho definidos na ficha técnica. "CAT" é o bin de intensidade luminosa (ex.: N, P, Q para verde). "HUE" é o bin de comprimento de onda dominante/cromaticidade (ex.: 1, 2, 3 para verde). "REF" é o bin de tensão direta. Especificar estes garante que recebe LEDs com características agrupadas de forma apertada.

P: Posso acionar este LED a 20mA continuamente?

R: A Especificação Máxima Absoluta para corrente direta contínua (I_F) é de 25 mA. Portanto, 20mA está dentro da especificação. No entanto, deve verificar se a dissipação de potência resultante (P_d = V_F * I_F) não excede os 60 mW (R6) ou 95 mW (GH/BH) classificados, especialmente a altas temperaturas ambiente, consultando a curva de redução de capacidade.

11. Estudo de Caso de Design Prático

Cenário: Projetar um indicador de estado multicor para um dispositivo de consumo.O dispositivo requer um único indicador tricolor (Vermelho/Verde/Azul) para mostrar energia, modo de espera e condições de falha. Usando a série 19-237B, um designer colocaria três LEDs (R6, GH, BH) próximos uns dos outros no PCB. Para garantir consistência de cor, especificariam bins apertados: por exemplo, CAT=P para todos para obter brilho alto semelhante, e HUE=2 para o LED verde para obter um tom específico. Eles projetariam três circuitos de acionamento separados, cada um com um resistor limitador de corrente calculado para a V_F específica de cada cor (ex.: 1,8V para vermelho, 3,0V para verde/azul a partir de uma alimentação de 5V a 10mA). Eles também garantiriam que o layout do PCB forneça alívio térmico adequado e siga as dimensões sugeridas das pastilhas para facilitar uma soldadura fiável durante a montagem automatizada.

12. Introdução ao Princípio Operacional

Os Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através de eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, os eletrões do material tipo n recombinam-se com as lacunas do material tipo p na região ativa. Esta recombinação liberta energia na forma de fotões (partículas de luz). A cor (comprimento de onda) da luz emitida é determinada pela energia da banda proibida do material semicondutor usado na região ativa. O 19-237B usa AlGaInP para emissão vermelha e InGaN para emissão verde e azul. O pacote plástico serve para proteger o frágil chip semicondutor, moldar a saída de luz (lente) e fornecer os contactos elétricos para montagem em superfície.

13. Tendências Tecnológicas

O mercado de LED SMD continua a evoluir para maior eficiência (mais lúmens por watt), maior densidade de potência e tamanhos de pacote ainda mais pequenos. Existe uma forte tendência para melhorar a reprodução de cor e a consistência (binning mais apertado). Além disso, a integração de eletrónica de controlo, como drivers de corrente constante ou controladores de modulação por largura de pulso (PWM), diretamente no pacote LED ("LEDs inteligentes") está a tornar-se mais comum. As regulamentações ambientais continuam a impulsionar a eliminação de substâncias perigosas e melhorias na reciclabilidade. Os princípios incorporados no 19-237B—miniaturização, compatibilidade com automação e capacidade multicor—permanecem centrais para estes desenvolvimentos contínuos na tecnologia de iluminação e indicação de estado sólido.