Ficha Técnica do LED SMD 19-22/R6GHC-C02/2T - 2.0x1.6x0.8mm - Vermelho/Verde - 5mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 19-22/R6GHC-C02/2T é um LED de montagem em superfície (SMD) compacto, projetado para montagens eletrónicas de alta densidade. Este componente integra duas tecnologias distintas de chip LED num único encapsulamento: um chip de AlGaInP para emissão vermelha brilhante (designado R6) e um chip de InGaN para emissão verde brilhante (designado GH). Esta configuração multicor oferece flexibilidade de projeto numa pegada mínima.

A principal vantagem deste LED é o seu tamanho significativamente reduzido em comparação com os componentes tradicionais com terminais. Esta miniaturização permite projetos de placas de circuito impresso (PCB) mais pequenos, maior densidade de componentes, menores requisitos de armazenamento e, em última análise, contribui para o desenvolvimento de equipamentos finais mais compactos. A sua construção leve torna-o ainda uma escolha ideal para aplicações miniaturas e portáteis onde o espaço e o peso são restrições críticas.

O dispositivo 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. É formulado para ser livre de chumbo e cumprir regulamentações ambientais chave, incluindo RoHS, REACH da UE e normas livres de halogéneos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Operar o dispositivo além destes limites pode causar danos permanentes. Todas as classificações são especificadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Tensão Reversa (VR):5 V (máximo). O dispositivo não foi projetado para operação em polarização reversa; esta classificação destina-se principalmente ao teste da corrente de fuga reversa (IR).
• Corrente Direta Contínua (IF):25 mA para ambos os chips R6 (vermelho) e GH (verde).
• Corrente Direta de Pico (IFP):Aplicada sob um ciclo de trabalho de 1/10 a 1 kHz. O chip R6 pode suportar 60 mA, enquanto o chip GH tem uma classificação de 100 mA. Este parâmetro é crucial para aplicações de operação pulsada.
• Dissipação de Potência (Pd):A dissipação de potência máxima permitida é de 60 mW para o chip R6 e 95 mW para o chip GH. Este é um parâmetro crítico para a gestão térmica.
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo do Corpo Humano (HBM):O chip R6 oferece proteção ESD robusta até 2000V, enquanto o chip GH é mais sensível com uma classificação de 150V. Procedimentos adequados de manuseio ESD são essenciais, especialmente para o chip verde.
• Temperatura de Operação e Armazenamento:O dispositivo é classificado para operação de -40°C a +85°C e pode ser armazenado de -40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem:Para soldagem por refluxo, é especificada uma temperatura de pico de 260°C por um máximo de 10 segundos. Para soldagem manual, a temperatura da ponta do ferro não deve exceder 350°C por um máximo de 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros definem a saída de luz e o comportamento elétrico em condições normais de operação (Ta=25°C, IF=5mA salvo indicação em contrário).

• Intensidade Luminosa (Iv):O chip R6 (vermelho) tem uma intensidade típica de 20,0 mcd (mín. 14,5 mcd). O chip GH (verde) tem uma intensidade típica de 65,0 mcd (mín. 45,0 mcd). Aplica-se uma tolerância de ±11%.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):Um amplo ângulo de visão de 130 graus é típico para este encapsulamento, proporcionando uma iluminação ampla.
• Comprimento de Onda:
  • R6 (Vermelho):O Comprimento de Onda de Pico (λp) é 632 nm. O Comprimento de Onda Dominante (λd) varia de 617,5 nm a 629,5 nm, com uma tolerância de ±1 nm. A largura de banda espectral (Δλ) é de 20 nm.
  • GH (Verde):O Comprimento de Onda de Pico (λp) é 518 nm. O Comprimento de Onda Dominante (λd) varia de 517,5 nm a 533,5 nm, com uma tolerância de ±1 nm. A largura de banda espectral (Δλ) é de 35 nm.
• Tensão Direta (VF):
  • R6 (Vermelho):Típica 1,9 V, máxima 2,3 V a 5mA.
  • GH (Verde):Típica 2,9 V, máxima 3,4 V a 5mA.
• Corrente Reversa (IR):Medida a VR=5V. O máximo é 10 μA para R6 e 50 μA para GH.

3. Explicação do Sistema de Binning

Os LEDs são classificados (binning) com base no seu Comprimento de Onda Dominante para garantir a consistência de cor numa aplicação.

3.1 Binning de Comprimento de Onda R6 (Vermelho)

• Código de Bin 1:617,5 nm ≤ λd < 621,5 nm
• Código de Bin 2:621,5 nm ≤ λd < 625,5 nm
• Código de Bin 3:625,5 nm ≤ λd ≤ 629,5 nm

3.2 Binning de Comprimento de Onda GH (Verde)

• Código de Bin 1:517,5 nm ≤ λd < 525,5 nm
• Código de Bin 2:525,5 nm ≤ λd ≤ 533,5 nm

Esta informação de binning é crítica para projetistas que necessitam de correspondência de cor precisa entre múltiplos LEDs num painel de visualização ou indicador.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Características do Chip R6 (Vermelho)

As curvas fornecidas ilustram relações-chave:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:Mostra o aumento não linear da saída de luz com a corrente. Operar acima dos 5mA recomendados pode produzir maior intensidade, mas afeta a eficiência e a vida útil.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra o coeficiente de temperatura negativo da saída de luz. A intensidade luminosa diminui à medida que a temperatura da junção aumenta, o que é um comportamento fundamental dos semicondutores LED.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Descreve a curva característica I-V do díodo.
• Comprimento de Onda de Pico vs. Temperatura Ambiente:Mostra um ligeiro desvio no comprimento de onda emitido com a temperatura.

4.2 Características do Chip GH (Verde)

As curvas para o chip verde incluem:

• Distribuição Espectral:Um gráfico da intensidade relativa versus comprimento de onda, centrado em torno de 518 nm com uma largura de banda definida.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Semelhante ao chip vermelho, mas com uma tensão de joelho mais alta, típica dos LEDs verdes baseados em InGaN.
• Curva de Derating da Corrente Direta:Um gráfico vital que mostra a corrente direta máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura aumenta, a corrente máxima deve ser reduzida para evitar sobreaquecimento e garantir a fiabilidade.
• Diagrama de Radiação:Ilustra a distribuição espacial da intensidade da luz, confirmando o ângulo de visão de 130 graus.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta e Temperatura Ambiente:Estas curvas combinam-se para mostrar como a saída de luz depende tanto da corrente de acionamento como da temperatura de operação.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O encapsulamento SMD 19-22 tem as seguintes dimensões-chave (tolerância ±0,1mm):

• Comprimento: 2,0 mm
• Largura: 1,6 mm
• Altura: 0,8 mm
• Espaçamento dos terminais (pitch): 1,5 mm
• O tamanho e a forma das pastilhas são definidos para uma soldagem fiável.

Um desenho dimensionado detalhado é fornecido na ficha técnica para o projeto da pegada do PCB.

5.2 Identificação da Polaridade

O encapsulamento apresenta uma marcação de polaridade, tipicamente um entalhe ou um ponto no lado do cátodo, para garantir a orientação correta durante a montagem. O cátodo também está associado a uma forma de pastilha específica na pegada recomendada.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

É especificado um perfil de refluxo sem chumbo:

• Pré-aquecimento:150–200°C durante 60–120 segundos.
• Tempo Acima do Líquidus (217°C):60–150 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo 260°C.
• Tempo Dentro de 5°C do Pico:Máximo 10 segundos.
• Taxa de Aquecimento:Máximo 6°C/seg.
• Tempo Acima de 255°C:Máximo 30 segundos.
• Taxa de Arrefecimento:Máximo 3°C/seg.

A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes no mesmo dispositivo.

6.2 Precauções de Armazenamento e Manuseio

• Sensibilidade à Humidade:Os dispositivos são embalados num saco de barreira resistente à humidade com dessecante. O saco não deve ser aberto até que os componentes estejam prontos para uso.
• Vida Útil no Chão de Fábrica:Após a abertura, os LEDs devem ser utilizados dentro de 168 horas (7 dias) se armazenados a ≤30°C e ≤60% de HR. As peças não utilizadas devem ser resseladas.
• Secagem:Se o tempo de exposição for excedido ou o dessecante indicar entrada de humidade, é necessária secagem a 60 ±5°C durante 24 horas antes do refluxo.
• Limitação de Corrente:Um resistor externo limitador de corrente é obrigatório. Os LEDs exibem uma relação exponencial corrente-tensão, portanto, um pequeno aumento de tensão pode causar uma grande e destrutiva sobrecorrente.
• Tensão Mecânica:Evite aplicar tensão ao corpo do LED durante a soldagem ou na aplicação final. Não deforme o PCB após a montagem.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

O produto é fornecido num sistema de embalagem resistente à humidade:

• Fita Transportadora:Largura de 8mm, com bolsas projetadas para o encapsulamento 19-22.
• Bobina:Bobina padrão de 7 polegadas de diâmetro.
• Quantidade por Bobina:2000 peças.
• Dimensões da Bobina:Diâmetro externo, diâmetro do cubo e largura são especificados para compatibilidade com equipamentos automatizados.

7.2 Informações do Rótulo

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

• Número do Produto do Cliente (CPN)
• Número do Produto (P/N)
• Quantidade de Embalagem (QTY)
• Classificação de Intensidade Luminosa (CAT)
• Classificação de Cromaticidade e Comprimento de Onda (HUE)
• Classificação de Tensão Direta (REF)
• Número do Lote (LOT No)

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Retroiluminação:Ideal para indicadores de painel de instrumentos, iluminação de interruptores e retroiluminação de símbolos devido ao seu tamanho pequeno e amplo ângulo de visão.
• Equipamento de Telecomunicações:Indicadores de estado e retroiluminação de teclado em telefones, máquinas de fax e outros dispositivos de comunicação.
• Retroiluminação Plana de LCD:Pode ser usado em matrizes para fornecer retroiluminação lateral ou direta para pequenos painéis LCD.
• Indicação de Uso Geral:Indicadores de estado de energia, seleção de modo e alerta numa vasta gama de eletrónica de consumo, industrial e automotiva.

8.2 Considerações de Projeto

• Circuito de Acionamento:Utilize sempre um resistor em série para definir a corrente direta. Calcule o valor do resistor com base na tensão de alimentação (Vs), na tensão direta do LED (VF) e na corrente desejada (IF): R = (Vs - VF) / IF. Utilize o VF máximo da ficha técnica para um projeto conservador.
• Gestão Térmica:Embora pequena, a dissipação de potência (Pd) deve ser considerada, especialmente em altas temperaturas ambientes ou espaços fechados. Cumpra a curva de derating para o chip GH. Garanta área de cobre adequada no PCB para dissipação de calor.
• Proteção ESD:Implemente proteção ESD nas linhas de entrada se o processo de montagem ou o ambiente de uso final representar um risco de ESD, particularmente para o chip GH.
• Projeto Óptico:O amplo ângulo de visão de 130 graus proporciona luz difusa e ampla. Para luz mais focada, podem ser necessárias lentes externas ou guias de luz.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O 19-22/R6GHC-C02/2T oferece várias vantagens-chave na sua classe:

• Capacidade de Chip Duplo/Multicor:Integrar vermelho e verde num único encapsulamento economiza espaço na placa em comparação com a utilização de dois LEDs monocromáticos separados, simplificando o projeto e a montagem.
• Pegada Compacta:A pegada de 2,0 x 1,6 mm está entre os encapsulamentos SMD LED mais pequenos, permitindo layouts de alta densidade.
• Chip Vermelho Robusto:O chip R6 baseado em AlGaInP oferece alta imunidade ESD (2000V HBM), aumentando a fiabilidade no manuseio e operação.
• Conformidade Ambiental:Conformidade total com as normas RoHS, REACH e livre de halogéneos atende aos rigorosos requisitos regulamentares globais para a eletrónica moderna.
• Amigável à Automação:A embalagem em fita e bobina e a compatibilidade com refluxo IR/fase de vapor suportam a fabricação de alto volume e custo-eficaz.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

10.1 Posso alimentar este LED diretamente de uma fonte de 5V sem um resistor?

Não, isso destruirá o LED.Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Ligar uma fonte de 5V diretamente ao LED (especialmente o chip vermelho com um VF típico de 1,9V) causará uma corrente muito superior à classificação máxima de 25mA, levando a uma falha imediata. Um resistor limitador de corrente externo é absolutamente obrigatório.

10.2 Por que a classificação ESD é diferente para os chips vermelho e verde?

A diferença decorre dos materiais semicondutores subjacentes. As estruturas de AlGaInP (vermelho) são geralmente mais robustas contra descargas eletrostáticas do que as estruturas de InGaN (verde/azul). Esta é uma propriedade fundamental do material. Isto exige um manuseio ESD cuidadoso, particularmente quando se trabalha com o chip verde.

10.3 O que significa a informação de "binning" para o meu projeto?

O binning garante a consistência da cor. Se a sua aplicação requer que múltiplos LEDs pareçam idênticos em cor (por exemplo, uma barra de indicador), deve especificar LEDs do mesmo código de bin de comprimento de onda (HUE). Misturar bins pode resultar em tons visivelmente diferentes de vermelho ou verde.

10.4 Quantas vezes posso soldar por refluxo este componente?

A ficha técnica especifica um máximo de dois ciclos de soldagem por refluxo. Cada ciclo térmico induz tensão nas ligações internas do chip e dos fios. Exceder dois ciclos aumenta o risco de falhas de fiabilidade latentes.

11. Estudo de Caso Prático de Projeto

Cenário:Projetar um indicador de estado de duas cores (vermelho/verde) para um dispositivo portátil alimentado por uma linha de 3,3V.

Passos do Projeto:

1. Seleção:O 19-22/R6GHC-C02/2T é escolhido pela sua capacidade de duas cores e tamanho pequeno.
2. Projeto do Circuito:São necessários dois circuitos de acionamento independentes (um para o ânodo vermelho, um para o ânodo verde, cátodo comum).
3. Cálculo do Resistor:
   • Para Vermelho (R6, IF alvo=5mA, use VF máx=2,3V por segurança): R_vermelho = (3,3V - 2,3V) / 0,005A = 200 Ω. Use um resistor padrão de 200 Ω ou 220 Ω.
   • Para Verde (GH, IF alvo=5mA, use VF máx=3,4V): R_verde = (3,3V - 3,4V) / 0,005A = -20 Ω. Este cálculo mostra que 3,3V é insuficiente para acionar o chip verde a 5mA (VF típ. é 2,9V, mas máx. é 3,4V). A tensão de alimentação deve ser maior que a tensão direta do LED. Seria necessária uma tensão de alimentação mais alta (por exemplo, 5V) ou uma corrente de acionamento mais baixa para o LED verde.
4. Layout do PCB:Coloque o LED perto da borda da placa se for um indicador. Utilize o layout de pastilhas recomendado no desenho dimensional da ficha técnica. Inclua algum alívio térmico pequeno na pastilha do cátodo para auxiliar na soldagem enquanto fornece um caminho térmico.
5. Controlo por Software:O microcontrolador pode controlar independentemente os ânodos vermelho e verde para mostrar vermelho, verde ou (alternando rapidamente) uma cor âmbar/amarela.

Este caso destaca a importância de verificar a tensão de alimentação em relação aos requisitos de tensão direta, especialmente para LEDs verdes e azuis que têm VF mais alto.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Os Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores de junção p-n que emitem luz através de um processo chamado eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, os eletrões da região tipo n e as lacunas da região tipo p são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga (eletrões e lacunas) se recombinam, libertam energia. Nos semicondutores tradicionais como o silício, esta energia é libertada principalmente como calor. Nos materiais semicondutores de banda proibida direta usados em LEDs (AlGaInP para vermelho/laranja/amarelo, InGaN para verde/azul/branco), uma parte significativa desta energia é libertada como fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor, que é controlada pela sua composição química precisa. O dispositivo 19-22 aloja duas dessas junções p-n feitas de materiais diferentes dentro de um único encapsulamento, permitindo duas cores distintas de emissão.

13. Tendências Tecnológicas

A indústria de LED continua a evoluir ao longo de várias trajetórias-chave relevantes para componentes como o LED SMD 19-22:

• Maior Eficiência:Melhorias contínuas na eficiência quântica interna (IQE) e técnicas de extração de luz levam a maior intensidade luminosa (mcd) para a mesma corrente de entrada, ou a mesma saída com menor consumo de energia.
• Miniaturização:A procura por produtos finais mais pequenos impulsiona os encapsulamentos de LED para pegadas cada vez menores e perfis mais baixos, seguindo tendências como encapsulamentos de 1,6x0,8mm e 1,0x0,5mm.
• Melhor Consistência de Cor e Binning:Avanços no crescimento epitaxial e controlo de fabrico reduzem a variação natural no comprimento de onda e intensidade, levando a bins mais apertados e menos necessidade de classificação, ou permitindo mistura de cores mais precisa em aplicações RGB.
• Fiabilidade e Robustez Aprimoradas:A investigação foca-se em melhorar a longevidade sob operação em alta temperatura e aumentar a tolerância ESD, particularmente para os chips verdes e azuis sensíveis baseados em InGaN.
• Soluções Integradas:Uma tendência para LEDs com resistores limitadores de corrente incorporados, díodos de proteção ou até circuitos integrados de acionamento ("LEDs inteligentes") para simplificar o projeto do circuito e economizar espaço na placa.

O LED 19-22 representa um formato de encapsulamento maduro e amplamente adotado que equilibra desempenho, tamanho e custo para uma vasta gama de aplicações de indicador e retroiluminação.