Ficha Técnica do LED SMD 19-21/R6C-FP1Q2L/3T - Dimensões 2.0x1.25x0.8mm - Tensão 1.7-2.3V - Vermelho Brilhante - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 19-21/R6C-FP1Q2L/3T é um LED de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações eletrónicas modernas e compactas. Este componente utiliza um chip semicondutor de AIGaInP (Fosfeto de Alumínio Gálio Índio) para produzir uma luz vermelha brilhante. A sua principal vantagem reside na sua pegada miniatura, que permite reduções significativas no tamanho da placa de circuito impresso (PCB) e uma maior densidade de componentes em comparação com os LEDs tradicionais de chumbo. Isto contribui para um tamanho geral do equipamento mais pequeno e requisitos de armazenamento reduzidos. O dispositivo é leve, tornando-o particularmente adequado para aplicações onde o espaço e o peso são restrições críticas.

O LED é fornecido em fita padrão da indústria de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, garantindo compatibilidade com equipamentos de montagem automática pick-and-place de alta velocidade. Foi concebido para ser utilizado com processos padrão de soldadura por refluxo por infravermelhos (IR) e fase de vapor, facilitando a produção em massa eficiente. O produto é fabricado como um componente sem chumbo e está em conformidade com os regulamentos da União Europeia RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas) e REACH (Registo, Avaliação, Autorização e Restrição de Produtos Químicos). É também classificado como livre de halogéneos, com teor de bromo (Br) e cloro (Cl) cada um abaixo de 900 ppm e o seu total combinado abaixo de 1500 ppm.

2. Análise Profunda das Especificações Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os valores máximos absolutos definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estes valores 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 gama de temperatura de operação (Topr) é de -40°C a +85°C, enquanto a gama de temperatura de armazenamento (Tstg) é ligeiramente mais ampla, de -40°C a +90°C. Para soldadura, o dispositivo pode suportar soldadura por refluxo a uma temperatura de pico de 260°C por até 10 segundos, ou soldadura manual a 350°C por até 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Óticas

As características eletro-óticas são os parâmetros de desempenho principais, medidos a Ta=25°C e a uma corrente direta (IF) de 20 mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 45 milicandelas (mcd) a um máximo de 112 mcd. O valor típico situa-se dentro desta gama, que é ainda dividida em bins específicos (P1, P2, Q1, Q2).
• Ângulo de Visão (2θ1/2):O ângulo de meia intensidade é tipicamente de 100 graus, indicando um cone de visão amplo.
• Comprimento de Onda de Pico (λp):O comprimento de onda no qual a intensidade da luz emitida é máxima é tipicamente de 632 nanómetros (nm).
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, variando de 621 nm a 631 nm, categorizado nos bins FF1 e FF2.
• Largura Espectral (Δλ):A largura do espectro emitido a meia intensidade máxima é tipicamente de 20 nm.
• Tensão Direta (VF):A queda de tensão no LED quando conduz 20 mA varia de 1.7V a 2.3V, com bins específicos (L19 a L24) definindo gamas mais estreitas.
• Corrente Reversa (IR):A corrente de fuga quando uma tensão reversa de 5V é aplicada é de 10 µA no máximo.

Notas importantes especificam tolerâncias: Intensidade Luminosa (±11%), Comprimento de Onda Dominante (±1 nm) e Tensão Direta (±0.05V). É crucial entender que a classificação de tensão reversa de 5V é apenas para testes de IR; o LED não foi projetado para operar sob polarização reversa.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência no design da aplicação, os LEDs são classificados (binned) de acordo com três parâmetros-chave: Intensidade Luminosa, Comprimento de Onda Dominante e Tensão Direta. O código do produto (ex., R6C-FP1Q2L/3T) reflete bins específicos.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em quatro bins de intensidade:

• P1:45 – 57 mcd
• P2:57 – 72 mcd
• Q1:72 – 90 mcd
• Q2:90 – 112 mcd

O código 'Q2' no número da peça indica que este dispositivo pertence ao bin de intensidade mais alta.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A consistência da cor é controlada através de bins de comprimento de onda:

• FF1:621 – 626 nm
• FF2:626 – 631 nm

O código 'FP1' provavelmente corresponde a uma destas especificações de comprimento de onda.

3.3 Binning de Tensão Direta

Para auxiliar no design do circuito, especialmente para o cálculo do resistor limitador de corrente, os LEDs são classificados por tensão direta (VF) a 20 mA:

• L19:1.7 – 1.8 V
• L20:1.8 – 1.9 V
• L21:1.9 – 2.0 V
• L22:2.0 – 2.1 V
• L23:2.1 – 2.2 V
• L24:2.2 – 2.3 V

O 'L' no número da peça significa o grupo de tensão, com um número específico denotando o bin exato.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas não sejam detalhadas no texto fornecido, as curvas típicas de características eletro-óticas para tal LED incluiriam:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Esta curva não linear mostra a relação exponencial entre corrente e tensão. A gama VF especificada a 20mA é um único ponto nesta curva. Os designers usam isto para determinar a tensão de acionamento necessária e calcular o resistor em série apropriado.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I-L):Esta curva demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente. É tipicamente linear dentro da gama de operação recomendada, mas satura a correntes mais altas. Operar na ou abaixo da condição de teste de 20mA garante desempenho previsível.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:A saída de luz dos LEDs geralmente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Compreender esta derating é crítica para aplicações que operam a altas temperaturas ambientes ou com auto-aquecimento significativo.
• Distribuição Espectral:Um gráfico mostrando a intensidade relativa através dos comprimentos de onda, com pico por volta de 632 nm e uma largura de banda típica de 20 nm, confirmando o ponto de cor vermelho brilhante.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O LED SMD 19-21 tem um fator de forma muito compacto. As dimensões principais (em milímetros) incluem um comprimento do corpo de 2.0 mm, uma largura de 1.25 mm e uma altura de 0.8 mm. O desenho dimensionado detalhado especifica o layout dos pads, o contorno do componente e a localização da marca identificadora do cátodo. Todas as tolerâncias não especificadas são de ±0.1 mm. O design correto dos pads no PCB, conforme a ficha técnica, é essencial para uma soldadura fiável e estabilidade mecânica.

5.2 Identificação de Polaridade

O dispositivo apresenta uma marca de cátodo, tipicamente um entalhe, um ponto verde ou um canto aparado na embalagem. A orientação correta durante a montagem é vital, pois aplicar tensão reversa pode danificar o LED.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

Um requisito crítico para componentes SMD é a adesão ao perfil de refluxo recomendado. Para este LED sem chumbo:

• Pré-aquecimento:Rampa do ambiente para 150–200°C ao longo de 60-120 segundos.
• Soak/Refluxo:O tempo acima de 217°C (temperatura de liquidus para solda sem chumbo) deve ser de 60-150 segundos. A temperatura de pico não deve exceder 260°C, e o tempo acima de 255°C deve ser limitado a um máximo de 30 segundos.
• Arrefecimento:A taxa máxima de arrefecimento deve ser de 6°C por segundo.

A soldadura por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes no mesmo LED para evitar danos por stress térmico.

6.2 Soldadura Manual

Se for necessário reparo manual, deve-se ter extremo cuidado. A temperatura da ponta do ferro de soldar deve estar abaixo de 350°C, e o tempo de contacto com qualquer terminal não deve exceder 3 segundos. Recomenda-se um ferro de baixa potência (<25W). Sugere-se um ferro de soldar de dupla cabeça para remoção, para aquecer uniformemente ambos os terminais e minimizar o stress na embalagem.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Os LEDs são embalados num saco de barreira resistente à humidade com dessecante. Precauções-chave:

• Não abra o saco até estar pronto para uso.
• Após a abertura, os LEDs não utilizados devem ser armazenados a ≤ 30°C e ≤ 60% de Humidade Relativa.
• A "vida útil após abertura" do saco é de 168 horas (7 dias).
• Se o tempo de exposição for excedido ou o dessecante indicar saturação, é necessário um tratamento de cozimento a 60 ± 5°C durante 24 horas antes da soldadura por refluxo para evitar danos por efeito "popcorn".

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Bobina e Fita

A embalagem padrão é de 3000 peças por bobina. A largura da fita transportadora é de 8 mm, enrolada numa bobina de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro. São fornecidas dimensões detalhadas para a bobina, os bolsos da fita transportadora e a fita de cobertura para garantir compatibilidade com alimentadores automáticos.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém informações cruciais para rastreabilidade e verificação:

• P/N:Número do Produto (ex., 19-21/R6C-FP1Q2L/3T).
• CAT:Classificação de Intensidade Luminosa (ex., Q2).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidade & Classificação de Comprimento de Onda Dominante (ex., FP1).
• REF:Classificação de Tensão Direta (ex., L21).
• LOT No:Número do Lote de Fabricação para rastreabilidade.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Aplicações Típicas

O LED SMD 19-21 é versátil e adequado para várias funções de indicação e retroiluminação de baixa potência:

• Retroiluminação:Iluminação para instrumentos de painel, interruptores de membrana e painéis de controlo.
• Telecomunicações:Indicadores de estado e retroiluminação de teclado em telefones e máquinas de fax.
• Tecnologia de Exibição:Retroiluminação plana para pequenos ecrãs de cristais líquidos (LCD) e símbolos iluminados.
• Indicação de Uso Geral:Estado de energia, indicadores de modo e luzes de sinal em eletrónica de consumo e industrial.

8.2 Considerações Críticas de Design

• Limitação de Corrente:Um resistor limitador de corrente externo éabsolutamente obrigatório. A tensão direta tem uma gama e um coeficiente de temperatura negativo. Um ligeiro aumento na tensão de alimentação ou uma queda na VF devido ao aquecimento pode causar um grande, e potencialmente destrutivo, aumento na corrente direta. O valor do resistor deve ser calculado com base na tensão da fonte de alimentação e na tensão direta máxima (VF máx.) do bin para garantir que a corrente nunca exceda 25 mA nas piores condições.
• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garantir uma área de cobre no PCB adequada ou vias térmicas sob os pads do LED pode ajudar a dissipar calor, mantendo a estabilidade da saída de luz e a longevidade, especialmente em ambientes de alta temperatura ambiente.
• Proteção ESD:Embora classificado para 2000V HBM, devem ser observadas as precauções padrão de manuseamento ESD durante a montagem e manuseamento.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

As principais vantagens deste LED SMD 19-21 em comparação com LEDs mais antigos de orifício passante ou embalagens SMD maiores são a suaminiaturizaçãoeadequação para montagem automática. A tecnologia de chip AIGaInP oferece alta eficiência e boa saturação de cor para a luz vermelha. Comparado com algumas outras tecnologias de LED vermelho, o AIGaInP tipicamente fornece maior intensidade luminosa e melhor estabilidade térmica. O sistema abrangente de binning permite aos designers selecionar peças com características óticas e elétricas rigidamente controladas, o que é crucial para aplicações que requerem aparência uniforme ou acionamento de corrente preciso.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Por que é necessário um resistor em série?

R: Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. A sua característica V-I é exponencial. Sem um resistor para limitar a corrente, qualquer pequena variação na tensão de alimentação ou na tensão direta do LED pode levar a uma fuga térmica e falha imediata. O resistor define uma corrente fixa com base na Lei de Ohm.

P: Posso acionar este LED com uma tensão superior a 2.3V?

R: Sim, mas apenas se usar um resistor em série apropriado para dissipar o excesso de tensão e limitar a corrente a 20mA (ou menos). A tensão de acionamento em si não é o parâmetro crítico; a corrente resultante é.

P: O que significa a cor da resina "água clara"?

R: O encapsulante do LED (a lente de plástico) é incolor e transparente. Isto permite que a verdadeira cor da luz emitida pelo chip (vermelho brilhante) passe sem qualquer tonalização ou difusão, resultando numa cor saturada e vívida.

P: Como interpreto o número da peça para encomendar?

R: O número da peça 19-21/R6C-FP1Q2L/3T codifica o estilo da embalagem (19-21), um código de produto (R6C) e os bins específicos para comprimento de onda (FP1), intensidade luminosa (Q2) e tensão direta (L, com um número subsequente). Consulte sempre a ficha técnica completa e as tabelas de binning para confirmar as especificações exatas da peça encomendada.

11. Caso Prático de Design e Utilização

Cenário: Projetar um indicador de estado para um dispositivo alimentado por USB de 5V.

1. Seleção de Parâmetros:Escolha o brilho necessário (bin Q2 para alta visibilidade) e a consistência de cor (bin FF1 ou FF2).

2. Design do Circuito:Assumindo uma alimentação de 5V (Vcc) e usando o pior caso VF mín. (ex., 1.7V do bin L19) para garantir que a corrente nunca exceda 25mA mesmo se a VF for baixa. Corrente alvo (I_F) = 20 mA.

Resistor Necessário R = (Vcc - VF) / I_F = (5V - 1.7V) / 0.020A = 165 Ohms.

O valor padrão mais próximo é 160 Ohms ou 180 Ohms. Usar 180 Ohms dá I_F = (5-1.7)/180 ≈ 18.3 mA, o que é seguro e dentro das especificações.

Potência no resistor P_R = I_F^2 * R = (0.0183)^2 * 180 ≈ 0.06W. Um resistor padrão de 1/8W ou 1/4W é suficiente.

3. Layout do PCB:Coloque o LED e o seu resistor limitador de corrente próximos um do outro. Siga a geometria de pad recomendada no desenho dimensional da ficha técnica.

4. Montagem:Siga precisamente as diretrizes de manuseamento de humidade e perfil de soldadura por refluxo.

12. Princípio de Funcionamento

Este LED opera com base no princípio da eletroluminescência numa junção p-n de semicondutor. A região ativa é composta por AIGaInP. Quando uma tensão de polarização direta que excede a barreira de potencial da junção (aproximadamente 1.8V) é aplicada, os eletrões da região tipo-n e as lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga AIGaInP determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, vermelho brilhante a aproximadamente 632 nm. O encapsulante de resina epóxi transparente protege o chip, atua como uma lente para moldar a saída de luz (atingindo o ângulo de visão de 100 graus) e fornece estabilidade mecânica.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs SMD como o 19-21 segue tendências mais amplas na eletrónica:miniaturização, aumento da eficiênciaefiabilidade melhorada. A mudança para materiais sem chumbo e sem halogéneos é impulsionada por regulamentações ambientais globais (RoHS, REACH). Os avanços na epitaxia de semicondutores continuam a melhorar a eficácia luminosa (saída de luz por watt elétrico) e a consistência de cor dos sistemas AIGaInP e outros. Além disso, a tecnologia de embalagem está a evoluir para gerir melhor o desempenho térmico, permitindo correntes de acionamento mais altas em embalagens mais pequenas, e para fornecer um controlo ótico mais preciso. A padronização da embalagem (como a pegada 19-21) e dos formatos de fita e bobina é crítica para permitir a fabricação automática de alto volume e custo-eficaz em toda a indústria eletrónica.