Folha de Dados Técnicos do LED SMD 19-137/R6GHBHC-A01/2T - Multicor - 20mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série 19-137 é um LED compacto de montagem em superfície projetado para aplicações de alta densidade. Seu pequeno formato permite reduções significativas no tamanho da placa e na pegada do equipamento. A série está disponível em várias cores (vermelho brilhante, verde e azul) usando diferentes materiais semicondutores, oferecendo flexibilidade de projeto para diversas necessidades de sinalização e retroiluminação.

1.1 Vantagens Principais

• Miniaturização:Significativamente menor do que LEDs do tipo com terminais, permitindo maior densidade de empacotamento e produtos finais menores.
• Leveza:Ideal para aplicações miniaturas e portáteis.
• Compatibilidade:Embalado em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas para compatibilidade com equipamentos de colocação automática.
• Compatibilidade Robusta de Processo:Adequado para processos de soldagem por refluxo tanto por infravermelho quanto por fase de vapor.
• Conformidade Ambiental:Sem chumbo e em conformidade com RoHS. Inclui proteção ESD (2000V HBM).

1.2 Aplicações Alvo

• Retroiluminação para painéis de instrumentos, interruptores e símbolos.
• Indicadores de equipamentos de telecomunicações (telefones, máquinas de fax).
• Retroiluminação plana para painéis LCD.
• Aplicações gerais de sinalização.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Todos os parâmetros são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder esses limites pode causar danos permanentes.

• Tensão Reversa (V_R):5V
• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA
• Corrente Direta de Pico (I_FP):60 mA (R6/Vermelho), 100 mA (GH/Verde, BH/Azul) a 1/10 de ciclo de trabalho, 1kHz.
• Dissipação de Potência (P_d):60 mW (R6), 95 mW (GH, BH).
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C
• Temperatura de Soldagem:Refluxo: 260°C por 30 segundos. Soldagem manual: 350°C por 3 segundos.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Medidas em Ta=25°C e I_F=20mA, salvo indicação em contrário. Valores típicos são fornecidos para referência; o projeto deve ser baseado nas especificações mínimas/máximas.

Nota sobre Tolerâncias:Intensidade Luminosa (±11%), Comprimento de Onda Dominante (±1nm), Tensão Direta (±0.10V).

3. Explicação do Sistema de Binning

Os LEDs são classificados em bins com base na intensidade luminosa em I_F=20mA para garantir consistência dentro de um lote de produção.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

• R6 (Vermelho):Bin Q (72.0-112 mcd), Bin R (112-180 mcd).
• GH (Verde):Bin R (112-180 mcd), Bin S (180-285 mcd), Bin T (285-450 mcd).
• BH (Azul):Bin N (28.5-45.0 mcd), Bin P (45.0-72.0 mcd), Bin Q (72.0-112 mcd).

Este binning permite que os projetistas selecionem o grau de brilho apropriado para sua aplicação, equilibrando custo e desempenho.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados fornece curvas características típicas para cada variante de cor (R6, GH, BH). Essas curvas são essenciais para entender o comportamento do dispositivo em diferentes condições de operação.

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

As curvas mostram a relação exponencial entre corrente e tensão. O LED vermelho (R6) tem uma tensão direta típica significativamente menor (~2.0V) em comparação com os LEDs verde e azul (~3.3V), devido aos diferentes materiais semicondutores (AlGaInP vs. InGaN). Este é um parâmetro crítico para o projeto do circuito acionador e cálculo do consumo de energia.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A intensidade luminosa aumenta com a corrente direta, mas não linearmente. As curvas mostram que a intensidade tende a saturar em correntes mais altas. Operar na corrente recomendada de 20mA fornece um bom equilíbrio entre brilho e eficiência/vida útil. Exceder a corrente contínua máxima (25mA) não é aconselhável, pois pode acelerar a degradação.

4.3 Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente

A saída de luz do LED é dependente da temperatura. As curvas demonstram uma diminuição na intensidade luminosa à medida que a temperatura ambiente aumenta. Para o LED vermelho (R6), a queda é mais pronunciada em temperaturas mais altas em comparação com os LEDs verde/azul (GH/BH). Este derating térmico deve ser considerado em projetos onde são esperadas altas temperaturas ambientes ou gerenciamento térmico inadequado.

4.4 Curva de Derating da Corrente Direta

Esta curva dita a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. Para garantir confiabilidade, a corrente direta deve ser reduzida ao operar acima de 25°C. A adesão a esta curva é obrigatória para evitar superaquecimento e falha prematura.

4.5 Distribuição Espectral

Os gráficos espectrais mostram as bandas de emissão estreitas características dos LEDs. O Vermelho (R6) tem pico em torno de 632nm, o Verde (GH) em torno de 518nm e o Azul (BH) em torno de 468nm. A largura de banda espectral (Δλ) é de aproximadamente 20nm para o vermelho, 35nm para o verde e 25nm para o azul, indicando pureza de cor.

4.6 Padrão de Radiação

Os diagramas polares confirmam um padrão de emissão amplo, semelhante a Lambertiano, com um ângulo de visão típico de 120 graus. Isso fornece uma iluminação ampla e uniforme adequada para retroiluminação e aplicações de sinalização onde são necessários ângulos de visão amplos.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O encapsulamento SMD é projetado para montagem padrão pick-and-place. As dimensões principais (em mm) incluem o tamanho do corpo, espaçamento dos terminais e altura total. Todas as tolerâncias não especificadas são ±0.1mm. A pegada exata e o layout recomendado das pastilhas devem ser derivados do desenho de dimensões detalhado para garantir soldagem e alinhamento adequados.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

• Soldagem por Refluxo:É especificada uma temperatura de pico máxima de 260°C por 30 segundos. Perfis de refluxo padrão sem chumbo (IPC/JEDEC J-STD-020) são aplicáveis.
• Soldagem Manual:Se necessário, é permitida uma temperatura máxima da ponta do ferro de 350°C por 3 segundos. Use calor mínimo para evitar danificar a lente de plástico ou as ligações internas.
• Precauções ESD:Embora o dispositivo tenha proteção de 2000V HBM, procedimentos padrão de manuseio ESD devem ser seguidos durante a montagem.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações de Embalagem

Os componentes são fornecidos em embalagem resistente à umidade.

• Fita Transportadora:Largura de 8mm, em bobinas de diâmetro de 7 polegadas.
• Quantidade por Bobina:2000 peças.
• Proteção contra Umidade:Embalado com dessecante em saco à prova de umidade de alumínio.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém informações críticas para rastreabilidade e aplicação correta:

• P/N:Número do Produto (ex.: 19-137/R6GHBHC-A01/2T).
• QTY:Quantidade de Embalagem.
• CAT:Classificação de Intensidade Luminosa (Código de Bin).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidade & Classificação de Comprimento de Onda Dominante.
• REF:Classificação de Tensão Direta.
• LOT No:Número do Lote de Fabricação para rastreabilidade.

8. Considerações de Projeto para Aplicação

8.1 Projeto do Circuito Acionador

Devido à característica exponencial I-V do diodo, a regulação de corrente (não de tensão) é essencial para uma saída de luz estável. Um simples resistor em série pode ser usado para aplicações de baixo custo com uma fonte de tensão estável. Para desempenho e eficiência ideais, especialmente com tensões de alimentação variáveis ou temperatura, é recomendado um acionador de corrente constante. A diferença de tensão direta entre os LEDs vermelho (~2.0V) e verde/azul (~3.3V) deve ser considerada ao projetar circuitos para matrizes multicor.

8.2 Gerenciamento Térmico

Embora os LEDs SMD sejam eficientes, uma parte da potência de entrada é convertida em calor. A curva de derating mostra claramente o impacto da temperatura. Para operação confiável, especialmente em altas temperaturas ambientes ou altas correntes de acionamento, garanta que seja utilizada uma área adequada de cobre na PCB ou outros métodos de dissipação de calor para manter a temperatura da junção dentro dos limites seguros. Um projeto térmico inadequado levará à redução da saída de luz e à diminuição da vida útil.

8.3 Projeto Óptico

O ângulo de visão de 120 graus fornece cobertura ampla. Para aplicações que requerem luz mais direcionada, ópticas secundárias (lentes, guias de luz) podem ser necessárias. A cor da resina transparente desses LEDs é adequada para aplicações onde se deseja a cor emitida verdadeira sem tingimento do encapsulamento.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O diferencial principal desta série é sua capacidade multicor dentro de uma única pegada de encapsulamento, possibilitada por diferentes materiais de chip (AlGaInP para vermelho, InGaN para verde/azul). Comparado aos LEDs mais antigos de furo passante, o formato SMD oferece economia substancial de espaço, melhor adequação para montagem automatizada e, tipicamente, confiabilidade aprimorada devido à ausência de tensão de flexão nos terminais. A inclusão de proteção ESD e conformidade com as normas RoHS e de soldagem sem chumbo o torna adequado para a fabricação eletrônica moderna.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

10.1 Posso acionar este LED a 30mA para obter mais brilho?

Não. A Especificação Máxima Absoluta para corrente direta contínua (I_F) é 25mA. Operar a 30mA excede esta especificação e arrisca danos imediatos ou de longo prazo ao dispositivo. Para maior brilho, selecione um LED de um bin com maior intensidade luminosa ou considere um modelo de LED diferente classificado para maior corrente.

10.2 Por que a tensão direta é diferente para o LED vermelho?

A tensão direta é uma propriedade fundamental da banda proibida do material semicondutor. Os LEDs vermelhos nesta série usam AlGaInP, que tem uma energia de banda proibida menor do que o InGaN usado para os LEDs verde e azul. Uma banda proibida menor se traduz em uma tensão direta mais baixa necessária para "ligar" o diodo e causar emissão de luz.

10.3 O que significa o "Código de Bin" e por que é importante?

Devido a variações de fabricação, os LEDs são classificados (binned) após a produção com base em parâmetros-chave como intensidade luminosa e cor. O código de bin (ex.: R, S, T para verde) especifica a saída mínima e máxima garantida para aquele grupo. Para uma aparência consistente em uma aplicação (ex.: um display com vários LEDs), é crucial usar LEDs do mesmo bin ou de bins adjacentes.

11. Estudo de Caso de Projeto Prático

Cenário:Projetando um painel de indicador de status com LEDs vermelho, verde e azul para um dispositivo de consumo.

1. Configuração de Corrente:Escolha uma corrente de acionamento de 20mA, que é a condição de teste padrão e fornece um bom equilíbrio de desempenho.
2. Resistores Limitadores de Corrente:Supondo uma alimentação de 5V (V_CC):
   • Para Vermelho (V_F~2.0V): R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150Ω. Use o valor padrão mais próximo (ex.: 150Ω ou 160Ω).
   • Para Verde/Azul (V_F~3.3V): R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85Ω. Use 82Ω ou 91Ω.
3. Compatibilidade de Brilho:Verifique os bins de intensidade luminosa. Para alcançar paridade de brilho percebido (a sensibilidade do olho humano varia por cor), você pode precisar selecionar bins diferentes ou ajustar as correntes ligeiramente. Por exemplo, um LED azul do bin Q (72-112 mcd) pode parecer mais fraco do que um LED verde do bin T (285-450 mcd) na mesma corrente.
4. Consideração Térmica:Se o painel estiver dentro de um espaço fechado que aquece, consulte a curva de derating. A 60°C ambiente, a corrente contínua máxima permitida é significativamente menor que 25mA. Você pode precisar reduzir a corrente de acionamento ou melhorar a ventilação.

12. Princípio de Funcionamento

Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através da eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa. A energia liberada durante esta recombinação é emitida como fótons (luz). A cor (comprimento de onda) da luz emitida é determinada pela energia da banda proibida do material semicondutor usado na região ativa: AlGaInP para vermelho/laranja, e InGaN para verde, azul e branco.

13. Tendências Tecnológicas

O mercado de LED SMD continua a evoluir em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), maior densidade de potência e melhor reprodução de cores. A miniaturização permanece uma tendência chave, permitindo displays e matrizes de iluminação cada vez menores e de maior resolução. Há também um forte foco em melhorar a confiabilidade e a longevidade sob várias condições de operação. A adoção generalizada da tecnologia InGaN tem sido fundamental para alcançar LEDs verde e azul de alto brilho, essenciais para displays de cores completas e iluminação LED branca (geralmente criada combinando um LED azul com um fósforo).