Folha de Dados do SMD LED 19-213/G6W-FN1P1B/3T - Amarelo Verde Brilhante - 2.0x1.25x1.1mm - 2.35V Máx. - 60mW - Documento Técnico em Inglês

1. Visão Geral do Produto

O 19-213/G6W-FN1P1B/3T é um LED de montagem em superfície (SMD) projetado para conjuntos eletrônicos de alta densidade. Apresenta um formato compacto que permite projetos de placas de circuito impresso (PCB) menores, reduz os requisitos de armazenamento e, em última análise, contribui para a miniaturização do equipamento final. Sua construção leve o torna particularmente adequado para aplicações onde espaço e peso são restrições críticas.

Este LED é do tipo monocromático, emitindo uma luz Amarelo Esverdeado Brilhante. É construído com material semicondutor AlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio), conhecido por sua alta eficiência no espectro de comprimento de onda do amarelo ao vermelho. O dispositivo é encapsulado em um pacote de resina difusora de água, o que ajuda a alcançar um amplo ângulo de visão.

The product is compliant with key environmental and safety standards, including being Pb-free (lead-free), RoHS compliant, EU REACH compliant, and Halogen Free, with bromine (Br) and chlorine (Cl) content strictly controlled below specified limits (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Limites Absolutos Máximos

As Classificações Máximas Absolutas definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Essas classificações são especificadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C e não devem ser excedidas sob quaisquer condições de operação.

• Reverse Voltage (VR): 5 V. A aplicação de uma tensão superior a esta na direção reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Contínua Direta (IF): 25 mA. Esta é a corrente contínua máxima que pode passar continuamente pelo LED.
• Corrente de Pico Direta (IFP): 60 mA. Esta classificação aplica-se em condições de pulso com um ciclo de trabalho de 1/10 a 1 kHz. Permite correntes instantâneas mais altas por curtos períodos, como em circuitos de multiplexação.
• Dissipação de Potência (Pd): 60 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o dispositivo pode dissipar na forma de calor. Exceder este limite pode levar ao superaquecimento e reduzir a vida útil.
• Temperatura de Operação (Topr): -40°C a +85°C. O LED foi projetado para funcionar dentro desta faixa de temperatura ambiente.
• Temperatura de Armazenamento (Tstg): -40°C a +90°C. O dispositivo pode ser armazenado dentro desta faixa quando não estiver em operação.
• Modelo de Corpo Humano (HBM) de Descarga Eletrostática (ESD): 2000 V. Isto indica a sensibilidade do LED à eletricidade estática. Procedimentos adequados de manuseio de ESD devem ser seguidos durante a montagem e o manuseio.
• Temperatura de Soldagem (Tsol): O dispositivo pode suportar soldagem por refluxo a 260°C por no máximo 10 segundos ou soldagem manual a 350°C por no máximo 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

As Características Eletro-Ópticas são medidas a Ta=25°C e um IF de 20 mA, que é a condição de teste típica. Estes parâmetros definem a saída de luz e o comportamento elétrico do LED.

• Intensidade Luminosa (Iv): Varia de um mínimo de 28,5 mcd a um máximo de 57,0 mcd. O valor real é determinado pelo processo de binning (ver Seção 3). Uma tolerância de ±11% aplica-se à intensidade luminosa.
• Ângulo de Visão (2θ1/2): Geralmente 130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade a 0 graus (no eixo). O amplo ângulo de visão resulta da resina difusora de água, tornando-a adequada para aplicações que requerem iluminação ampla.
• Comprimento de Onda de Pico (λp): Geralmente 575 nm. Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência da luz emitida está no seu máximo.
• Comprimento de Onda Dominante (λd): Varia de 570,0 nm a 574,5 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que melhor corresponde à cor da luz emitida. Tem uma tolerância de ±1 nm.
• Largura de Banda de Radiação Espectral (Δλ): Normalmente 20 nm. Este parâmetro indica a largura espectral da luz emitida, medida na metade da intensidade máxima (Largura a Meia Altura - FWHM).
• Tensão Direta (VF): Varia de 1,75 V a 2,35 V em IF=20mA. O valor específico é determinado pela faixa de tensão (ver Seção 3). Aplica-se uma tolerância de ±0,1V.
• Corrente Reversa (IR): Máximo de 10 μA quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada. É crucial observar que este dispositivo não foi projetado para operação reversa; esta condição de teste é apenas para caracterização.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na cor e no brilho, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave. Isso permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos específicos de aplicação para uniformidade.

3.1 Luminous Intensity Binning

Os LEDs são categorizados em três bins (N1, N2, P1) com base na sua intensidade luminosa medida em IF=20mA.

• Bin N1: 28,5 mcd (Mín.) a 36,0 mcd (Máx.)
• Bin N2: 36,0 mcd (Mín.) a 45,0 mcd (Máx.)
• Bin P1: 45.0 mcd (Min) a 57.0 mcd (Max)

A seleção de um bin mais restrito (por exemplo, apenas P1) garante que todos os LEDs em uma matriz terão brilho muito semelhante.

3.2 Dominant Wavelength Binning

Os LEDs são classificados em três bins (CC2, CC3, CC4) para controlar o tom preciso da luz amarelo-esverdeada.

• Bin CC2: 570,0 nm (Mín.) a 571,5 nm (Máx.)
• Bin CC3: 571,5 nm (Mín.) a 573,0 nm (Máx.)
• Bin CC4: 573.0 nm (Min) a 574.5 nm (Max)

Esta classificação é crítica para aplicações onde a consistência de cor é primordial, como em indicadores multi-LED ou unidades de retroiluminação.

3.3 Classificação por Tensão Direta

Os LEDs são agrupados em três faixas de tensão (0, 1, 2) para gerenciar o projeto da fonte de alimentação e a correspondência de corrente em circuitos série/paralelo.

• Faixa 0: 1,75 V (Mín.) a 1,95 V (Máx.)
• Bin 1: 1,95 V (Mín.) a 2,15 V (Máx.)
• Bin 2: 2.15 V (Min) a 2.35 V (Max)

A utilização de LEDs do mesmo bin de tensão simplifica o cálculo do resistor limitador de corrente e melhora a uniformidade da corrente de acionamento.

4. Análise da Curva de Desempenho

A folha de dados fornece várias curvas características que ilustram o comportamento do LED sob condições variáveis. Compreendê-las é fundamental para um projeto de circuito robusto.

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

A curva I-V mostra a relação exponencial entre corrente e tensão. Para este LED, em uma corrente de operação típica de 20 mA, a tensão direta fica entre 1,75V e 2,35V, dependendo do bin. A curva destaca a importância de usar um dispositivo limitador de corrente (resistor ou driver de corrente constante) em vez de uma fonte de tensão constante, pois um pequeno aumento na tensão pode causar um grande e potencialmente prejudicial aumento na corrente.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva demonstra a dependência da temperatura na saída de luz. A intensidade luminosa tipicamente diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Por exemplo, na temperatura máxima de operação de +85°C, a saída de luz pode ser significativamente menor do que a 25°C. Os projetistas devem considerar esta derating em aplicações que operam em altas temperaturas ambientes para garantir que o brilho suficiente seja mantido.

4.3 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Este gráfico mostra que a saída de luz aumenta com a corrente direta, mas a relação não é perfeitamente linear, especialmente em correntes mais altas. Operar acima da corrente contínua recomendada (25 mA) pode resultar em retornos decrescentes em brilho, enquanto aumenta significativamente a geração de calor e acelera a depreciação do lúmen.

4.4 Distribuição Espectral

A curva de distribuição espectral confirma a natureza monocromática do LED, com um único pico em torno de 575 nm (amarelo-esverdeado) e uma FWHM típica de 20 nm. A largura de banda estreita é característica dos LEDs baseados em AlGaInP.

4.5 Curva de Derating da Corrente Direta

Esta curva crítica determina a corrente direta máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura aumenta, a corrente máxima permitida deve ser reduzida para permanecer dentro dos limites de dissipação de potência e térmicos do dispositivo. Para uma operação confiável de longo prazo, a curva de derating deve ser rigorosamente seguida.

4.6 Diagrama de Radiação

O padrão de radiação (ou distribuição espacial) é tipicamente Lambertiano ou quase Lambertiano para um encapsulamento difuso, confirmando o amplo ângulo de visão de 130 graus. Este padrão é ideal para aplicações que requerem iluminação uniforme e de ampla área, em vez de um feixe focalizado.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O LED possui um footprint SMD compacto. As dimensões principais (em mm, tolerância ±0,1 mm, salvo especificação em contrário) incluem:

• Comprimento Total: 2.0 mm
• Largura Total: 1.25 mm
• Altura Total: 1.1 mm
• As dimensões e espaçamentos dos terminais são fornecidos para o projeto do padrão de soldagem na PCB.

O cátodo é tipicamente identificado por uma marcação na embalagem ou por uma geometria específica do terminal (por exemplo, um entalhe ou uma marcação verde). Os projetistas devem consultar o desenho dimensional detalhado para identificar corretamente a polaridade e projetar o layout do terminal de solda.

5.2 Embalagem Resistente à Umidade e Informações do Carretel

Os LEDs são fornecidos em embalagem resistente à umidade para evitar danos causados pela umidade ambiente, o que é crucial para a conformidade com o MSL (Nível de Sensibilidade à Umidade).

• Embalagem: Os dispositivos são embalados em fita transportadora com 8 mm de largura, enrolados em uma bobina de 7 polegadas de diâmetro.
• Quantidade: 3000 peças por bobina.
• Bolsa de Barreira à Umidade: O rolo é selado dentro de um saco à prova de umidade de alumínio juntamente com um dessecante e um cartão indicador de umidade.
• Informações da Etiqueta: A etiqueta do rolo inclui informações críticas, como Número da Peça (P/N), quantidade (QTY) e os Códigos de Binning específicos para Intensidade Luminosa (CAT), Comprimento de Onda Dominante (HUE) e Tensão Direta (REF).

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio e a soldagem adequados são essenciais para a confiabilidade.

6.1 Armazenamento e Manuseio

• Não abra a bolsa à prova de umidade até estar pronto para usar.
• Após a abertura, os LEDs não utilizados devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de Umidade Relativa.
• A "Vida de Prateleira" após a abertura da embalagem é de 168 horas (7 dias). Se excedido, ou se o indicador de dessecante mostrar saturação, os LEDs devem ser aquecidos a 60 ±5°C por 24 horas antes do uso.
• Sempre siga as precauções contra ESD (Descarga Eletrostática) durante o manuseio.

6.2 Perfil de Soldagem por Refluxo (Sem Chumbo)

O perfil de reflow recomendado é crucial para ligas de solda sem chumbo (SAC).

• Pré-aquecimento: 150-200°C por 60-120 segundos.
• Time Above Liquidus (TAL): 60-150 segundos acima de 217°C.
• Peak Temperature: Máximo de 260°C, mantido por no máximo 10 segundos.
• Taxas de Rampa: Taxa máxima de aquecimento de 6°C/seg até o pico; taxa máxima de resfriamento de 3°C/seg.
• Importante: Não deve ser realizada soldagem por refluxo mais de duas vezes no mesmo dispositivo.

6.3 Soldagem Manual

Se for necessária reparação manual, é preciso extremo cuidado:

• Use um ferro de solda com temperatura da ponta ≤350°C.
• Aplique calor a cada terminal por ≤3 segundos.
• Use um ferro de baixa potência (≤25W).
• Permita um mínimo de 2 segundos entre a soldagem de cada terminal para evitar choque térmico.
• Para remoção, recomenda-se o uso de um ferro de solda de ponta dupla para aquecer ambos os terminais simultaneamente e evitar tensão mecânica no LED.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Retroiluminação: Ideal para retroiluminar interruptores, símbolos e pequenos indicadores de painel em eletrônicos automotivos e de consumo.
• Indicadores de Status: Perfeito para indicadores de energia, conectividade ou status em equipamentos de telecomunicações (telefones, faxes), hardware de rede e painéis de controle industrial.
• Iluminação Geral: Adequado para fins gerais de indicação de baixo nível em uma ampla variedade de dispositivos eletrônicos.
• Retroiluminação Plana para LCD: Pode ser utilizado em matrizes para fornecer iluminação lateral a pequenos displays LCD monocromáticos.

7.2 Considerações e Precauções de Projeto

• Limitação de Corrente é Obrigatória: Um resistor limitador de corrente externo ou um driver de corrente constante DEVE ser sempre usado em série com o LED. A característica exponencial I-V significa que uma pequena variação de tensão causa uma grande variação de corrente, o que pode destruir instantaneamente o LED.
• Gerenciamento Térmico: Embora o pacote seja pequeno, a dissipação de potência (até 60mW) gera calor. Garanta que seja utilizada uma área adequada de cobre na PCB ou vias térmicas, especialmente ao operar em altas temperaturas ambientes ou próximo à corrente máxima.
• Optical Design: O amplo ângulo de visão de 130 graus proporciona uma emissão ampla. Para uma luz mais direcionada, podem ser necessárias lentes externas ou guias de luz.
• Binning for Consistency: Para aplicações com múltiplos LEDs (matrizes, retroiluminação), especifique bins apertados para Comprimento de Onda Dominante (HUE) e Intensidade Luminosa (CAT) para obter uniformidade de cor e brilho.
• Evitar Tensão Mecânica: Não dobre nem aplique força na PCB nas proximidades do LED soldado, pois isso pode rachar o chip semicondutor ou os fios de ligação (wire bonds) dentro do encapsulamento.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O LED 19-213 oferece várias vantagens-chave em sua categoria:

• Vantagem de Tamanho: Sua dimensão de 2.0 x 1.25 mm é significativamente menor do que a de LEDs tradicionais com terminais (por exemplo, redondos de 3mm ou 5mm), permitindo maior densidade de componentes em PCBs.
• Ângulo de Visão Ampla: O ângulo de 130 graus proveniente de um encapsulamento com difusor de água é superior ao de muitos LEDs SMD com lente transparente, proporcionando uma iluminação mais uniforme em uma área mais ampla sem a necessidade de ópticas secundárias.
• Conformidade Ambiental: A conformidade total com os padrões RoHS, REACH e Halogen-Free torna-o adequado para as mais recentes regulamentações ambientais globais e aplicações sensíveis, como interiores automotivos.
• Binning Robusto: Uma matriz de binning 3x3x3 bem definida (Intensidade, Comprimento de Onda, Tensão) oferece aos projetistas controle preciso sobre o desempenho óptico e elétrico do produto final, melhorando o rendimento e a consistência.
• Compatibilidade: Embalado em fita padrão de 8mm e compatível com máquinas automáticas de pick-and-place, integra-se perfeitamente em linhas de montagem automatizadas de alto volume.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

9.1 Por que um resistor limitador de corrente é absolutamente necessário?

A tensão direta do LED tem uma faixa (1.75V-2.35V) e um coeficiente de temperatura negativo (VF diminui com o aumento da temperatura). Se conectado diretamente a uma fonte de tensão, mesmo que ligeiramente acima de seu VF, a corrente aumentará descontroladamente, limitada apenas pela resistência parasita do circuito, quase certamente excedendo a Classificação Máxima Absoluta de 25mA e causando falha imediata. O resistor estabelece uma corrente de operação previsível e segura.

9.2 Posso alimentar este LED com uma fonte de 3.3V ou 5V?

Sim, mas você deve usar um resistor em série. Por exemplo, com uma fonte de 3.3V e uma corrente alvo de 20mA, assumindo uma VF típica de 2.1V: R = (Vsupply - VF) / IF = (3.3V - 2.1V) / 0.020A = 60 Ohms. Você selecionaria o valor padrão mais próximo (por exemplo, 62 Ohms) e calcularia a corrente real e a dissipação de potência no resistor. Para um projeto conservador, use sempre a VF máxima do bin para garantir que a corrente não fique muito baixa, ou a VF mínima para garantir que não fique muito alta.

9.3 O que acontece se eu operar o LED em sua corrente de pico (60mA) continuamente?

Operar na classificação de corrente de pico pulsada continuamente é uma violação das Especificações Máximas Absolutas. Isso causará superaquecimento severo, acelerará drasticamente a depreciação do lúmen (o LED escurecerá rapidamente) e certamente levará a uma falha catastrófica em pouco tempo. A classificação de 60mA é apenas para pulsos muito curtos.

9.4 Como interpretar os códigos de bin no rótulo do rolo?

O rótulo contém códigos como CAT:N2, HUE:CC3, REF:1. Isto indica que todos os LEDs na bobina têm uma intensidade luminosa entre 36,0 e 45,0 mcd (N2), um comprimento de onda dominante entre 571,5 e 573,0 nm (CC3) e uma tensão direta entre 1,95 e 2,15V (1). Pode especificar estes bins exatos ao encomendar para garantir a consistência de desempenho para a sua aplicação.

9.5 Por que o procedimento de armazenamento e baking é tão importante?

Os pacotes SMD podem absorver humidade do ar. Durante o processo de soldadura por refluxo a alta temperatura, esta humidade retida transforma-se rapidamente em vapor, criando uma pressão interna imensa. Isto pode causar o "efeito pipoca" – a delaminação da resina epóxi do "lead frame" ou mesmo a fissuração do "die" de silício. O saco resistente à humidade e as regras rigorosas de "floor life" e "baking" previnem este modo de falha.

10. Caso Prático de Design e Uso

10.1 Projetando um Painel de Indicador de Status Multi-LED

Cenário: Projetar um painel de controle com 10 indicadores de status idênticos na cor amarelo-esverdeado.

Etapas de Projeto:

1. Especificar Bins: Para garantir que todos os 10 LEDs pareçam idênticos, especifique um único bin, restrito, tanto para Intensidade Luminosa (ex.: P1: 45-57mcd) quanto para Comprimento de Onda Dominante (ex.: CC3: 571.5-573.0nm). Isso pode custar um pouco mais, mas garante uniformidade visual.
2. Design do Circuito: Planeje acionar cada LED de forma independente com seu próprio resistor limitador de corrente a partir de uma linha comum de 5V. Isso evita problemas de consumo desigual de corrente que podem ocorrer em conexões paralelas. Calcule o valor do resistor usando a tensão direta máxima (VF) do lote de tensão especificado (por exemplo, Lote 1 VF Máx.=2,15V). R = (5V - 2,15V) / 0,020A = 142,5Ω. Utilize um resistor padrão de 150Ω. A corrente direta real (IF) será de aproximadamente 19mA, o que é seguro e fornece uma pequena margem.
3. PCB Layout: Posicione os LEDs com orientação consistente. Forneça uma pequena área de cobre sob o terminal térmico do LED (se aplicável) ou ao redor de seus terminais para auxiliar na dissipação de calor, especialmente se o painel operar em um ambiente quente.
4. Montagem: Siga o perfil de reflow com precisão. Após a montagem, inspecione visualmente com baixa ampliação para verificar filetes de solda adequados e alinhamento correto.

11. Introdução ao Princípio de Operação

Este LED opera com base no princípio da eletroluminescência em uma junção p-n semicondutora. A região ativa é composta por AlGaInP (Fosfeto de Alumínio Gálio Índio). Quando uma tensão direta superior ao potencial intrínseco da junção é aplicada, elétrons da região tipo n e lacunas da região tipo p são injetados na região ativa. Lá, eles se recombinam, liberando energia na forma de fótons (luz). A composição específica da liga AlGaInP determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda (cor) da luz emitida — neste caso, aproximadamente 575 nm (amarelo-esverdeado). O encapsulamento de resina difusa por água espalha a luz, ampliando o padrão de emissão para alcançar o amplo ângulo de visão de 130 graus.

12. Tendências Tecnológicas e Contexto

LEDs SMD como o 19-213 representam a tendência contínua na optoeletrônica em direção à miniaturização, maior confiabilidade e compatibilidade com processos de fabricação automatizados e de alto volume. A mudança da montagem furo-passante para a montagem em superfície foi impulsionada pela necessidade de conjuntos eletrônicos menores, mais leves e robustos. O uso do material AlGaInP proporciona alta eficiência e excelente saturação de cor no espectro do âmbar ao vermelho. Tendências futuras para esta classe de dispositivo podem incluir maior redução de tamanho, aumento da eficácia luminosa (maior saída de luz por watt elétrico) e encapsulamentos com desempenho térmico aprimorado para permitir correntes de acionamento e brilho mais altos a partir de áreas cada vez menores. A ênfase na conformidade ambiental (RoHS, Halogen-Free) também é uma tendência permanente e crescente em toda a indústria eletrônica.