Ficha Técnica de LED SMD 19-21 Vermelho Escuro - Dimensões 2.0x1.25x0.8mm - Tensão 1.75-2.35V - Potência 60mW - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED de montagem em superfície (SMD) no tamanho de encapsulamento 19-21, que emite uma cor vermelho escuro. Este componente foi projetado para processos modernos de montagem eletrónica, oferecendo uma pegada compacta e desempenho fiável para diversas aplicações de sinalização e retroiluminação.

1.1 Vantagens Principais e Posicionamento do Produto

A principal vantagem deste LED SMD 19-21 é o seu tamanho significativamente reduzido em comparação com os LEDs tradicionais do tipo com terminais. Esta miniaturização permite vários benefícios-chave para os projetistas de produtos:

• Tamanho da Placa Menor:Permite projetos de PCB mais compactos.
• Maior Densidade de Empacotamento:Mais componentes podem ser colocados numa determinada área.
• Espaço de Armazenamento Reduzido:Componentes menores requerem menos espaço de inventário.
• Construção Leve:Ideal para aplicações portáteis e miniaturas onde o peso é um fator crítico.
• Compatibilidade:O dispositivo é embalado em fita de 8mm num carretel de 7 polegadas de diâmetro, tornando-o totalmente compatível com o equipamento automático de pick-and-place padrão utilizado na produção em grande volume.

O produto está posicionado como uma solução de sinalização e retroiluminação de uso geral, particularmente adequado para aplicações onde o espaço e o peso são preciosos.

1.2 Mercado-Alvo e Aplicações

Este LED foi projetado para uma ampla gama de aplicações eletrónicas. Os seus principais mercados-alvo incluem:

• Interior Automóvel:Retroiluminação para instrumentos do painel de instrumentos, interruptores e painéis de controlo.
• Telecomunicações:Indicadores de estado e retroiluminação de teclado em telefones, máquinas de fax e outros dispositivos de comunicação.
• Eletrónica de Consumo:Retroiluminação plana para ecrãs LCD, iluminação de símbolos e retroiluminação de interruptores.
• Uso Geral como Indicador:Qualquer aplicação que requeira uma luz de estado ou indicadora vermelha, compacta e fiável.

2. Análise Profunda das Especificações Técnicas

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos parâmetros técnicos do LED. Compreender estes limites é crucial para um projeto de circuito fiável.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida e deve ser evitada para fiabilidade a longo prazo.

• Tensão Inversa (V_R):5V. Exceder esta tensão em polarização inversa pode causar ruptura imediata da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25mA. A corrente DC máxima para operação contínua.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):60mA (Ciclo de Trabalho 1/10 @ 1kHz). Esta especificação é apenas para operação pulsada e não deve ser excedida, mesmo momentaneamente, em operação DC.
• Dissipação de Potência (P_d):60mW. A potência máxima que o encapsulamento pode dissipar como calor, calculada como V_F* I_F.
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):2000V. Fornece uma medida da sensibilidade do dispositivo à eletricidade estática. Procedimentos adequados de manuseio ESD são obrigatórios.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente na qual o dispositivo é especificado para operar.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura:
  • Soldadura por Reflow: Pico de 260°C por um máximo de 10 segundos.
  • Soldadura Manual: 350°C na ponta do ferro por um máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas (Ta=25°C)

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos em condições de teste padrão (ambiente a 25°C, I_F=5mA).

• Intensidade Luminosa (I_v):7,2 mcd (Mín.) a 18,0 mcd (Máx.). A saída real é classificada em bins (ver Secção 3).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):100 graus (Típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):639 nm (Típico). O comprimento de onda no qual a emissão espectral é mais forte.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):625,5 nm (Mín.) a 637,5 nm (Máx.). Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, definindo a cor. Também é classificado em bins.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):20 nm (Típico). A largura do espectro de emissão a metade da intensidade máxima.
• Tensão Direta (V_F):1,75V (Mín.) a 2,35V (Máx.) a I_F=5mA. Este parâmetro tem uma tolerância apertada de ±0,1V e é classificado em bins.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (Máx.) a V_R=5V. É crucial notar que o dispositivonão foi projetado para operar em polarização inversa; este teste é apenas para caracterização de fuga.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir cor e brilho consistentes na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave. Isto permite aos projetistas selecionar componentes que atendam a requisitos específicos da aplicação.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em quatro bins (K1, K2, L1, L2) com base na sua saída de luz a 5mA.

• K1:7,2 - 9,0 mcd
• K2:9,0 - 11,5 mcd
• L1:11,5 - 14,5 mcd
• L2:14,5 - 18,0 mcd

Aplica-se uma tolerância de ±11% dentro de cada bin.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A cor (matiz) é controlada classificando o comprimento de onda dominante em três faixas (E6, E7, E8).

• E6:625,5 - 629,5 nm
• E7:629,5 - 633,5 nm
• E8:633,5 - 637,5 nm

Aplica-se uma tolerância de ±1nm dentro de cada bin.

3.3 Binning de Tensão Direta

Para auxiliar no projeto de regulação de corrente, especialmente em strings paralelas, a tensão direta é classificada em bins.

• Bin 0:1,75 - 1,95 V
• Bin 1:1,95 - 2,15 V
• Bin 2:2,15 - 2,35 V

Aplica-se uma tolerância de ±0,1V dentro de cada bin.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que são essenciais para compreender o comportamento do LED em condições não padrão.

4.1 Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva mostra que a intensidade luminosa diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Esta é uma característica fundamental das fontes de luz semicondutoras devido à redução da eficiência quântica interna a temperaturas mais elevadas. Os projetistas devem reduzir a saída de luz esperada se o LED for operar num ambiente de alta temperatura.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A relação entre a corrente (I_F) e a saída de luz é geralmente linear a correntes mais baixas, mas pode tornar-se sublinear a correntes mais elevadas devido ao aquecimento e à queda de eficiência. Operar acima da corrente recomendada não produzirá aumentos proporcionais no brilho e reduzirá a vida útil.

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

Esta é a característica fundamental do díodo. A curva mostra uma relação exponencial. Uma pequena alteração na tensão resulta numa grande alteração na corrente, destacando a necessidade crítica de um circuito limitador de corrente (por exemplo, um resistor em série ou um driver de corrente constante) para evitar fuga térmica e destruição.

4.4 Curva de Redução de Corrente Direta

Este gráfico define a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura sobe, a corrente segura máxima deve ser reduzida para permanecer dentro dos limites de dissipação de potência do dispositivo e evitar sobreaquecimento.

4.5 Distribuição Espectral

O gráfico espectral confirma a natureza monocromática deste LED baseado em AlGaInP, mostrando um pico de emissão estreito centrado em torno de 639 nm, que corresponde a uma cor vermelho escuro. A largura de banda de 20nm indica a pureza espectral.

4.6 Padrão de Radiação

O diagrama polar ilustra o ângulo de visão de 100 graus. A intensidade é mais alta a 0 graus (perpendicular à face do LED) e diminui simetricamente em direção às bordas, seguindo um padrão quase Lambertiano típico deste estilo de encapsulamento.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED SMD 19-21 tem as seguintes dimensões principais (tolerância ±0,1mm salvo indicação em contrário):

• Comprimento:2,0 mm
• Largura:1,25 mm
• Altura:0,8 mm

Uma marca de cátodo está claramente indicada no encapsulamento para a orientação correta da polaridade durante a montagem.

5.2 Design das Pistas e Polaridade

A pegada recomendada (padrão de soldadura) é fornecida no desenho dimensional. A identificação correta do cátodo (tipicamente marcado por um tom esverdeado, um entalhe ou um canto chanfrado, conforme mostrado) é essencial para evitar ligação inversa durante a soldadura.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A adesão a estas diretrizes é crítica para garantir a fiabilidade da junta de solda e prevenir danos ao LED.

6.1 Perfil de Soldadura por Reflow (sem chumbo)

O perfil de temperatura recomendado é crucial para ligas de solda sem chumbo (SAC):

• Pré-aquecimento:150-200°C durante 60-120 segundos. Isto aquece gradualmente a placa para minimizar o choque térmico.
• Tempo Acima do Líquidus (217°C):60-150 segundos.
• Temperatura de Pico:260°C máximo.
• Tempo Dentro de 5°C do Pico:10 segundos máximo.
• Taxa Máxima de Aquecimento:6°C/segundo.
• Taxa Máxima de Arrefecimento:3°C/segundo.
• Limite de Reflow:O dispositivo não deve ser submetido a soldadura por reflow mais de duas vezes.

6.2 Precauções para Soldadura Manual

Se a soldadura manual for necessária, deve-se ter extremo cuidado:

• Utilize um ferro com controlo de temperatura ajustado para um máximo de 350°C.
• Limite o tempo de contacto a 3 segundos por terminal.
• Use um ferro com potência nominal de 25W ou menos.
• Permita um intervalo mínimo de arrefecimento de 2 segundos entre soldar cada terminal.
• Evite aplicar stress mecânico ao corpo do LED durante o aquecimento.

6.3 Retrabalho e Reparação

A reparação após a soldadura é fortemente desencorajada. Se for absolutamente inevitável, deve ser utilizado um ferro de soldar especializado de dupla ponta para aquecer simultaneamente ambos os terminais, permitindo que o componente seja levantado sem torção. O potencial de dano é elevado, e as características do LED devem ser verificadas após qualquer retrabalho.

7. Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Este componente é sensível à humidade. O manuseio inadequado pode levar ao "efeito pipoca" (fissuração do encapsulamento) durante o reflow devido à rápida expansão do vapor.

7.1 Condições de Armazenamento

• Não abra a bolsa de barreira à humidade até que os componentes estejam prontos para uso.
• Após a abertura: Armazene a ≤30°C e ≤60% de Humidade Relativa (HR).
• Vida Útil em Piso de Fábrica:Utilize dentro de 168 horas (7 dias) após a abertura da bolsa.
• Se não for utilizado dentro deste período, resselar com dessecante ou reaquecer.

7.2 Instruções de Reaquecimento

Se o indicador de dessecante mudou de cor ou se a vida útil em piso de fábrica foi excedida, reaqueça os componentes antes de usar para remover a humidade absorvida.

• Temperatura:60°C ±5°C
• Duração:24 horas
• Nota:Certifique-se de que a temperatura de reaquecimento não excede a temperatura máxima de armazenamento (90°C).

8. Embalagem e Informações de Encomenda

8.1 Especificações de Embalagem

• Fita Transportadora:Largura de 8mm.
• Tamanho do Carretel:Diâmetro de 7 polegadas.
• Quantidade por Carretel:3000 peças.
• Embalagem:Os componentes são selados numa bolsa de alumínio à prova de humidade com dessecante e um cartão indicador de humidade.

8.2 Explicação do Rótulo

O rótulo do carretel contém informações críticas para rastreabilidade e identificação:

• CPN:Número de Peça do Cliente (se atribuído).
• P/N:Número de Peça do Fabricante (ex.: 19-21/R7C-AK1L2BY/3T).
• QTY:Quantidade embalada no carretel.
• CAT:Código do bin de Intensidade Luminosa (ex.: K1, L2).
• HUE:Código do bin de Comprimento de Onda Dominante/Cor (ex.: E6, E7).
• REF:Código do bin de Tensão Direta (ex.: 0, 1, 2).
• LOT No:Número do lote de fabrico para rastreabilidade.

9. Considerações de Projeto de Aplicação

9.1 Limitação de Corrente é Obrigatória

Esta é a regra de projeto mais importante. O LED deve ser acionado com uma corrente constante ou ter um resistor em série calculado com base na tensão de alimentação (V_supply), na tensão direta do LED (V_Fdo seu bin) e na corrente desejada (I_F≤ 25mA). A fórmula para o resistor é: R = (V_supply- V_F) / I_F. Sem isto, um pequeno aumento na tensão de alimentação causará um grande aumento, potencialmente destrutivo, na corrente.

9.2 Gestão Térmica

Embora o encapsulamento seja pequeno, a dissipação de potência (até 60mW) gera calor. Garanta uma área de cobre adequada na PCB (pistas de alívio térmico) em torno das pistas de solda para ajudar a dissipar o calor, especialmente se operar perto da corrente máxima ou em altas temperaturas ambientes. Consulte a curva de redução.

9.3 Proteção ESD

Com uma classificação ESD HBM de 2000V, este dispositivo tem sensibilidade moderada. Implemente proteção ESD nas linhas de entrada se estiverem expostas ao contacto do utilizador e siga sempre os procedimentos padrão de manuseio seguro contra ESD durante a montagem e prototipagem.

10. Comparação e Diferenciação Técnica

O encapsulamento 19-21 oferece um equilíbrio específico entre tamanho e desempenho.

• vs. LEDs SMD Maiores (ex.: 3528):O 19-21 é significativamente menor, economizando espaço na placa, mas tipicamente tem classificações de corrente máxima e saída de luz mais baixas.
• vs. LEDs SMD Menores (ex.: 0402):O 19-21 é mais fácil de manusear e soldar manualmente, oferece maior capacidade de potência e geralmente tem um ângulo de visão mais amplo.
• vs. LEDs de Montagem em Orifício:O formato SMD elimina a necessidade de furos perfurados, permite montagem automatizada, reduz o peso e permite uma densidade de componentes muito maior na PCB.
• Tecnologia AlGaInP:Este sistema de material é conhecido pela alta eficiência na faixa de cores vermelho/laranja/âmbar, oferecendo bom brilho e estabilidade de cor em comparação com tecnologias mais antigas.

11. Perguntas Frequentes (FAQ)

11.1 Posso acionar este LED diretamente a partir de uma fonte de 3,3V ou 5V?

No.Deve usar um resistor limitador de corrente em série. Por exemplo, com uma fonte de 5V e um LED com V_Fde 2,0V a 20mA: R = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ω. É necessário um resistor de 150Ω.

11.2 Por que a intensidade luminosa é especificada a 5mA em vez do máximo de 25mA?

5mA é uma condição de teste padrão que permite uma comparação consistente entre diferentes modelos e bins de LED. Pode operá-lo a correntes mais elevadas (até 25mA) para maior brilho, mas deve consultar a curva "Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta" e garantir que os limites térmicos não sejam excedidos.

11.3 O que significam os códigos de bin (ex.: K1, E7, 1) para o meu projeto?

Se a sua aplicação requer brilho consistente em vários LEDs, deve especificar um bin de intensidade luminosa apertado (ex.: apenas L1). Se a consistência da cor for crítica, especifique um bin de comprimento de onda apertado (ex.: apenas E7). Para projetos onde os LEDs estão ligados em paralelo, especificar um bin de tensão direta apertado (ex.: apenas 1) ajuda a garantir que a partilha de corrente seja mais uniforme.

11.4 A ficha técnica diz "não projetado para operação inversa." O que isto significa?

Significa que o LEDnuncadeve ser intencionalmente operado com o cátodo a uma tensão mais alta que o ânodo. A especificação de tensão inversa de 5V é uma especificaçãomáxima de sobrevivênciapara eventos transitórios acidentais, não uma condição de operação. É provável que ocorra dano permanente se a tensão inversa for aplicada durante a operação normal.

12. Estudo de Caso de Projeto e Utilização

Cenário:Projetar um interruptor automóvel compacto com retroiluminação vermelha.

1. Seleção do Componente:O LED 19-21 Vermelho Escuro é escolhido pelo seu tamanho pequeno, brilho adequado e compatibilidade com montagem automatizada.
2. Projeto do Circuito:O sistema de 12V do veículo é utilizado. Um resistor em série é calculado. Assumindo um bin de tensão direta de 2,0V e uma corrente desejada de 15mA para brilho adequado e longa vida: R = (12V - 2,0V) / 0,015A ≈ 667 Ω. É selecionado um resistor padrão de 680 Ω, 1/8W.
3. Layout da PCB:A pegada compacta do 19-21 é colocada sob a cúpula do interruptor. Uma pequena quantidade de cobre extra é adicionada às pistas de solda para dissipação de calor.
4. Fabrico:LEDs do bin L1 (para brilho consistente) e E7 (para cor consistente) são encomendados em carretéis de 7 polegadas para pick-and-place automatizado.
5. Montagem:O carretel selado é utilizado dentro da sua vida útil em piso de fábrica de 7 dias. A PCB passa por uma única passagem de reflow utilizando o perfil sem chumbo especificado.
6. Resultado:Uma retroiluminação de interruptor fiável e uniformemente iluminada, com uma longa vida útil operacional.

13. Introdução ao Princípio Tecnológico

Este LED é baseado no material semicondutor AlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio) cultivado num substrato. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, eletrões e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Num semicondutor de banda proibida direta como o AlGaInP, esta recombinação liberta energia principalmente na forma de fotões (luz). A proporção específica de alumínio, gálio e índio na rede cristalina determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, vermelho escuro (~639 nm). A lente de resina transparente encapsula o chip e molda a luz emitida no ângulo de visão especificado de 100 graus.

Terminologia de Especificação LED

Explicação completa dos termos técnicos LED