Ficha Técnica LED SMD 19-218/GHC-YR1S2M/3T - Verde Brilhante - 20mA - 3.2V Típico - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações técnicas de um LED de montagem em superfície (SMD) que emite luz verde brilhante. O componente é projetado para montagem de alta densidade em placas de circuito impresso (PCBs), oferecendo vantagens em termos de miniaturização e processos de montagem automatizados.

1.1 Características e Vantagens Principais

O LED é fornecido em fita de 8mm enrolada em uma bobina de 7 polegadas de diâmetro, tornando-o compatível com equipamentos padrão de pick-and-place automatizado. É adequado para processos de soldagem por refluxo tanto por infravermelho quanto por fase de vapor. Este é um LED do tipo monocromático (cor única). O produto está em conformidade com regulamentações ambientais: é livre de chumbo (Pb-free), adere à diretiva RoHS, cumpre os regulamentos da UE REACH e atende aos requisitos de livre de halogênios (Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

O encapsulamento SMD compacto proporciona benefícios significativos de projeto em comparação com componentes tradicionais com terminais (lead-frame). Estes incluem redução do espaço na placa, maior densidade de componentes, minimização dos requisitos de armazenamento e, por fim, o potencial para equipamentos finais menores. A natureza leve do encapsulamento também o torna ideal para aplicações miniaturas e portáteis.

1.2 Aplicações Alvo

Este LED é adequado para uma variedade de funções de indicação e retroiluminação, incluindo:

• Retroiluminação de painéis e interruptores em controles automotivos ou industriais.
• Indicadores de status e retroiluminação de teclado em dispositivos de telecomunicações, como telefones e máquinas de fax.
• Retroiluminação plana para displays de cristal líquido (LCDs), interruptores e símbolos.
• Aplicações de indicador de propósito geral.

2. Especificações Técnicas

2.1 Seleção do Dispositivo e Material

O chip do LED é construído utilizando material semicondutor de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN), que produz a cor verde brilhante emitida. A resina de encapsulamento é transparente (water clear).

2.2 Valores Máximos Absolutos

Os seguintes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestas condições não é garantida.

• Tensão Reversa (V_R):5 V
• Corrente Direta (I_F):25 mA (Contínua)
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA (Ciclo de Trabalho 1/10 @ 1 kHz)
• Dissipação de Potência (P_d):110 mW
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):150 V
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C
• Temperatura de Soldagem (T_sol):
  • Soldagem por Refluxo: Pico de 260°C por no máximo 10 segundos.
  • Soldagem Manual: 350°C por no máximo 3 segundos.

2.3 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são especificados a uma temperatura ambiente de 25°C e representam o desempenho operacional típico.

• Intensidade Luminosa (I_v):112 - 285 mcd (medida em I_F= 20 mA). Tolerância é de ±11%.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus (típico).
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):518 nm (típico).
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):520 - 535 nm. Tolerância é de ±1 nm.
• Largura de Banda do Espectro de Radiação (Δλ):20 nm (típico).
• Tensão Direta (V_F):2.75 - 3.95 V (em I_F= 20 mA). Tolerância é de ±0.05 V.
• Corrente Reversa (I_R):50 μA máximo (em V_R= 5 V).

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em grupos (bins) com base em parâmetros-chave. Isto permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos específicos da aplicação.

3.1 Classificação por Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em quatro grupos (R1, R2, S1, S2) com base na sua intensidade luminosa medida a 20 mA.

• R1:112 - 140 mcd
• R2:140 - 180 mcd
• S1:180 - 225 mcd
• S2:225 - 285 mcd

3.2 Classificação por Comprimento de Onda Dominante

O comprimento de onda dominante, que se correlaciona com a cor percebida, é classificado em três grupos (X, Y, Z).

• X:520 - 525 nm
• Y:525 - 530 nm
• Z:530 - 535 nm

3.3 Classificação por Tensão Direta

A tensão direta é classificada em quatro códigos (5, 6, 7, 8) dentro do grupo M. Isto é importante para o projeto do circuito limitador de corrente.

• 5:2.75 - 3.05 V
• 6:3.05 - 3.35 V
• 7:3.35 - 3.65 V
• 8:3.65 - 3.95 V

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que ilustram o comportamento do dispositivo sob condições variadas. Estas são cruciais para um projeto de circuito robusto.

4.1 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva mostra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Os projetistas devem considerar esta derivação térmica, especialmente em ambientes de alta temperatura ou aplicações de alta potência, para garantir que o brilho suficiente seja mantido.

4.2 Curva de Derivação da Corrente Direta

Este gráfico define a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura aumenta, a corrente segura máxima diminui para evitar superaquecimento e garantir confiabilidade a longo prazo. O máximo absoluto de 25 mA é válido apenas a 25°C ambiente ou abaixo.

4.3 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Esta curva descreve a relação não linear entre a corrente de acionamento e a saída de luz. Embora aumentar a corrente aumente o brilho, também aumenta a dissipação de potência e a temperatura da junção, impactando a eficiência e a vida útil.

4.4 Distribuição Espectral

A curva de saída espectral mostra a intensidade da luz emitida em diferentes comprimentos de onda, centrada em torno do comprimento de onda de pico de aproximadamente 518 nm. A largura de banda estreita é característica dos LEDs verdes baseados em InGaN.

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

Esta curva fundamental mostra a relação exponencial entre tensão e corrente em um diodo. A tensão de "joelho" é onde a condução começa significativamente. A inclinação na região de operação indica a resistência dinâmica.

4.6 Padrão de Radiação

O diagrama polar ilustra a distribuição espacial da intensidade luminosa. O ângulo de visão de 120 graus indica um padrão de emissão amplo, semelhante a Lambertiano, adequado para iluminação de área e indicadores de ampla visibilidade.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

A ficha técnica inclui um desenho dimensional detalhado do encapsulamento do LED. As dimensões críticas incluem comprimento, largura e altura do corpo, e a posição dos terminais cátodo/ânodo. Todas as tolerâncias não especificadas são de ±0,1 mm.

5.2 Layout Recomendado para as Ilhas de Solda

Uma sugestão de footprint para a PCB é fornecida para garantir soldagem confiável e estabilidade mecânica. As dimensões recomendadas para as ilhas são para referência; os projetistas devem modificá-las com base em seu processo específico de fabricação de PCB e requisitos térmicos.

6. Informações de Rotulagem e Embalagem

6.1 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém vários códigos para rastreabilidade e identificação:

• CPN:Número do Produto do Cliente.
• P/N:Número do Produto do Fabricante (ex.: 19-218/GHC-YR1S2M/3T).
• QTY:Quantidade da Embalagem.
• CAT:Classificação de Intensidade Luminosa (ex.: R1, S2).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidade & Classificação de Comprimento de Onda Dominante (ex.: X, Y, Z).
• REF:Classificação de Tensão Direta (ex.: 5, 6, 7, 8).
• LOT No:Número do Lote de Fabricação para rastreabilidade.

6.2 Dimensões da Bobina e da Fita

As dimensões da fita carregadora e da bobina de 7 polegadas de diâmetro são especificadas. A quantidade padrão carregada é de 3000 peças por bobina.

6.3 Embalagem Resistente à Umidade

Os LEDs são embalados em um saco de barreira à umidade (saco à prova de umidade de alumínio) junto com um dessecante para absorver a umidade ambiente. Um rótulo no saco indica o nível de sensibilidade à umidade (MSL) e as instruções de manuseio. Esta embalagem é crítica para componentes sensíveis a danos induzidos por umidade durante a soldagem por refluxo ("popcorning").

7. Diretrizes de Soldagem e Montagem

7.1 Precauções Críticas

Proteção contra Sobrecorrente:LEDs são dispositivos acionados por corrente. Um resistor limitador de corrente externodeveser usado em série. Uma pequena mudança na tensão direta pode causar uma grande mudança na corrente, potencialmente levando a falha imediata (queima).

7.2 Armazenamento e Manuseio

• Não abra o saco à prova de umidade até que os componentes estejam prontos para uso.
• Antes de abrir: Armazene a ≤30°C e ≤90% de Umidade Relativa (UR).
• Após abrir: A "vida útil no chão de fábrica" (tempo que os componentes podem ser expostos ao ar ambiente da fábrica) é de 1 ano a ≤30°C e ≤60% UR. Peças não utilizadas devem ser resseladas em uma embalagem à prova de umidade com dessecante.
• Se o indicador de dessecante mudou de cor ou o tempo de armazenamento foi excedido, é necessário um tratamento de secagem (baking): 60 ±5°C por 24 horas.

7.3 Condições de Soldagem

Perfil de Soldagem por Refluxo (Livre de Chumbo):

• Pré-aquecimento: 150-200°C por 60-120 segundos.
• Tempo acima do líquido (217°C): 60-150 segundos.
• Temperatura de Pico: Máximo de 260°C.
• Tempo dentro de 5°C do pico: Máximo de 10 segundos.
• Taxa de Aquecimento: Máximo de 3°C/seg (do pré-aquecimento ao pico).
• Taxa de Resfriamento: Máximo de 6°C/seg.

A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes. Evite estresse mecânico no LED durante o aquecimento e não deforme a PCB após a soldagem.

Soldagem Manual:Use um ferro de soldar com temperatura da ponta <350°C por não mais que 3 segundos por terminal. A potência do ferro deve ser de 25W ou menos. Permita um intervalo de pelo menos 2 segundos entre soldar cada terminal. A soldagem manual apresenta um risco maior de dano térmico.

Reparo:Reparo após a soldagem não é recomendado. Se inevitável, use um ferro de soldar de duas pontas para aquecer simultaneamente ambos os terminais e levantar o componente uniformemente para evitar danificar as ilhas de solda ou o próprio LED. Verifique a funcionalidade do dispositivo após qualquer reparo.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Projeto do Circuito

Sempre use um resistor em série para limitar a corrente direta. Calcule o valor do resistor usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo do grupo (bin) ou da ficha técnica para garantir que a corrente não exceda os limites nas piores condições. Considere a potência nominal do resistor (P = I_F²* R). Para acionar múltiplos LEDs, uma configuração em série é preferível para igualdade de corrente, mas requer uma tensão de alimentação mais alta. Configurações em paralelo requerem resistores limitadores de corrente individuais para cada LED para evitar desequilíbrio de corrente.

8.2 Gerenciamento Térmico

Embora seja um componente SMD pequeno, o gerenciamento térmico é vital para longevidade e desempenho estável. As curvas de derivação mostram claramente a perda de desempenho com a temperatura. Garanta área de cobre adequada na PCB (ilhas de alívio térmico) para dissipar calor, especialmente ao operar próximo às correntes máximas nominais ou em altas temperaturas ambientes. Evite colocar LEDs próximos a outros componentes geradores de calor.

8.3 Integração Óptica

O amplo ângulo de visão de 120 graus torna este LED adequado para aplicações que requerem iluminação ampla. Para luz mais direcionada, lentes externas ou guias de luz podem ser necessários. A resina transparente fornece uma cor base neutra para aplicações onde o LED pode ser usado com filtros de cor ou difusores.

9. Comparação e Posicionamento Técnico

Este LED verde baseado em InGaN oferece uma solução típica no mercado de LEDs indicadores SMD. Seus principais diferenciais são a conformidade com padrões ambientais modernos (Livre de Halogênios, REACH) e sua especificação para processos de refluxo sem chumbo. As informações de classificação (binning) fornecidas oferecem um nível de consistência de cor e brilho importante para matrizes ou displays com múltiplos LEDs. A combinação de uma intensidade luminosa relativamente alta (até 285 mcd a 20mA) e um footprint SMD padrão o torna uma escolha versátil para tarefas de indicação e retroiluminação de baixo nível. Os projetistas devem comparar a classificação de tensão direta e de intensidade luminosa com os requisitos específicos da aplicação para margem de tensão e uniformidade de brilho.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Qual é o propósito dos códigos de classificação (binning)?

R: A classificação garante consistência elétrica e óptica. Por exemplo, usar LEDs do mesmo grupo de V_Fgarante brilho uniforme quando acionados por um resistor limitador de corrente comum. Usar LEDs do mesmo grupo de comprimento de onda garante correspondência de cor.

P: Posso acionar este LED sem um resistor limitador de corrente se minha fonte de alimentação for exatamente 3,2V?

R: Não. A tensão direta tem uma faixa (2,75V-3,95V). Uma fonte de 3,2V poderia causar corrente excessiva em um LED com V_Fbaixo, levando à falha. Um resistor em série é sempre obrigatório para acionamento por tensão constante.

P: Como interpreto a especificação "Corrente Direta de Pico" de 100mA?

R: Esta é uma especificação de corrente pulsada (ciclo de trabalho 1/10 a 1kHz). Não deve ser usada para operação contínua. A corrente contínua DC não deve exceder 25mA.

P: Por que a embalagem sensível à umidade é importante?

R: A umidade absorvida pelo encapsulamento plástico pode vaporizar rapidamente durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura, causando delaminação interna, rachaduras ou "popcorning", o que destrói o componente.

11. Exemplo de Caso de Uso no Projeto

Cenário: Projetando um painel de indicadores de status com 10 LEDs verdes uniformemente brilhantes.

1. Configuração da Corrente:Escolha uma corrente de acionamento. Para um equilíbrio entre brilho e longevidade, selecione I_F= 20 mA.
2. Seleção do Grupo de Tensão:Para garantir brilho uniforme com um único valor de resistor limitador, especifique LEDs do mesmo grupo de tensão direta (ex.: Grupo 6: 3,05-3,35V). Use o V_Fmáximo desse grupo (3,35V) para o cálculo do resistor no pior caso.
3. Seleção do Grupo de Brilho:Especifique o grupo de intensidade luminosa necessário (ex.: S1: 180-225 mcd) para garantir um nível mínimo de brilho.
4. Projeto do Circuito:Com uma fonte de 5V (V_fonte), calcule o resistor em série: R = (5V - 3,35V) / 0,020A = 82,5Ω. Use o valor padrão mais próximo, 82Ω. Potência do resistor: P = (0,020A)²* 82Ω = 0,0328W. Um resistor padrão de 1/10W (0,1W) é suficiente.
5. Layout:Posicione os LEDs na PCB usando o layout de ilhas recomendado. Conecte todos os LEDs em paralelo, cada um com seu próprio resistor de 82Ω em série para evitar desequilíbrio de corrente.
6. Montagem:Siga as diretrizes do perfil de refluxo. Armazene bobinas abertas em um armário seco se não forem usadas imediatamente.

12. Princípio de Operação

Este LED é um dispositivo fotônico semicondutor. Seu núcleo é um chip feito de materiais InGaN (Nitreto de Gálio e Índio), formando uma junção p-n. Quando uma tensão direta que excede o limite da junção é aplicada, elétrons e lacunas são injetados através da junção. Quando esses portadores de carga se recombinam, eles liberam energia na forma de fótons (luz). A composição específica da liga InGaN determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, verde brilhante (~518-535 nm). A resina epóxi transparente encapsula o chip, fornecendo proteção mecânica, moldando o padrão de radiação e atuando como um meio refrativo.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs SMD como este é impulsionado por tendências de miniaturização, automação e eficiência energética na eletrônica. Há um esforço contínuo para maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt elétrico), o que melhora a eficiência do sistema e reduz a carga térmica. Avanços na tecnologia de fósforos e no projeto de chips estão expandindo a gama de cores e as capacidades de reprodução de cor dos LEDs. Além disso, a integração é uma tendência chave, com pacotes multi-chip (RGB, branco) e até mesmo circuitos integrados (ICs) de acionamento sendo combinados em módulos únicos. A ênfase na conformidade ambiental (Livre de Halogênios, REACH) e nos processos de fabricação de alta confiabilidade para aplicações automotivas e industriais continua a moldar as especificações dos componentes e os requisitos de teste.