Ficha Técnica do LED SMD 19-237/R6GHBHC-A04/2T - Pacote 2.0x1.4x0.9mm - Tensão 1.7-3.0V - Multicor - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série 19-237 é um LED de Montagem em Superfície (SMD) multicor e compacto, projetado para aplicações eletrónicas modernas que exigem miniaturização e alta fiabilidade. Este componente é significativamente menor do que os LEDs tradicionais do tipo "lead-frame", permitindo reduções substanciais na área ocupada na PCB, aumento da densidade de componentes e minimização dos requisitos de armazenamento. A sua construção leve torna-o particularmente adequado para dispositivos portáteis e com restrições de espaço.

1.1 Características e Vantagens Principais

As características-chave que definem esta família de produtos incluem a sua compatibilidade com fita padrão de 8 mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, tornando-o totalmente adequado para linhas de montagem automática "pick-and-place". Foi concebido para suportar os processos de soldadura por refluxo por infravermelhos e por fase de vapor, que são padrão na fabricação eletrónica de alto volume. A série é oferecida numa configuração multicor (Vermelho, Verde, Azul) e é fabricada como um produto sem chumbo e em conformidade com a RoHS, garantindo a adesão às regulamentações ambientais.

As principais vantagens decorrem do seu pacote SMD miniatura. Isto leva diretamente a tamanhos finais de produto mais pequenos, maior densidade de componentes nas placas de circuito e reduções gerais no tamanho e peso do equipamento final. Estas características são críticas para aplicações em eletrónica de consumo, interiores automóveis e dispositivos de comunicação.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Uma compreensão completa das especificações elétricas e ópticas é essencial para um projeto de circuito fiável e previsão de desempenho.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não se destinam à operação normal.

• Tensão Inversa (V_R):5V. Exceder esta tensão em polarização inversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA para todos os tipos de cor.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):Varia conforme o chip: 60 mA para o Vermelho (R6), 100 mA para o Verde (GH) e Azul (BH). Isto é especificado com um ciclo de trabalho de 1/10 e frequência de 1 kHz.
• Dissipação de Potência (P_d):60 mW para o Vermelho (R6), 95 mW para o Verde (GH) e Azul (BH). Este limite é crucial para a gestão térmica.
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):2000V para o Vermelho (R6), 150V para o Verde (GH) e Azul (BH). Isto indica que o chip Vermelho é mais robusto contra ESD, enquanto os chips Verde e Azul exigem precauções de manuseamento mais rigorosas.
• Temperatura de Operação & Armazenamento:-40°C a +85°C (operação), -40°C a +90°C (armazenamento).
• Temperatura de Soldadura:Soldadura por refluxo a 260°C por no máximo 10 segundos; soldadura manual a 350°C por no máximo 3 segundos.

2.2 Características Eletro-Ópticas a 25°C

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

• Intensidade Luminosa (I_v):Vermelho (R6): 18.0-57.0 mcd; Verde (GH): 28.5-112 mcd; Azul (BH): 11.5-28.5 mcd. A variante Verde oferece o maior output típico.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus, típico. Este amplo ângulo de visão é adequado para aplicações de sinalização e retroiluminação.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):Vermelho: 632 nm; Verde: 518 nm; Azul: 468 nm.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Vermelho: 613-627 nm; Verde: 520-530 nm; Azul: 465-475 nm. Esta é a cor percebida pelo olho humano.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):Vermelho: 20 nm; Verde: 35 nm; Azul: 25 nm. Isto indica a pureza espectral da luz emitida.
• Tensão Direta (V_F):Vermelho: 1.7-2.2V; Verde & Azul: 2.6-3.0V. A V_Fmais baixa do LED Vermelho deve-se ao diferente material semicondutor (AlGaInP vs. InGaN).
• Corrente Inversa (I_R):Medida a V_R=5V. Vermelho: 10 μA máx.; Verde: 50 μA máx.; Azul: 50 μA máx.

Nota sobre Tolerâncias:A Intensidade Luminosa tem uma tolerância de ±11%, o Comprimento de Onda Dominante ±1nm, e a Tensão Direta ±0.1V. Estas devem ser consideradas no projeto.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

Os LEDs são classificados ("binned") com base em parâmetros-chave para garantir consistência dentro de um lote de produção. Isto permite aos projetistas selecionar componentes que atendam a requisitos específicos de brilho e elétricos.

3.1 Classificação por Intensidade Luminosa

Cada cor tem códigos de classificação específicos que definem uma gama de intensidade luminosa a I_F=5mA.

• Vermelho (R6):Classe M (18.0-28.5 mcd), N (28.5-45.0 mcd), P (45.0-57.0 mcd).
• Verde (GH):Classe N (28.5-45.0 mcd), P (45.0-72.0 mcd), Q (72.0-112 mcd).
• Azul (BH):Classe L (11.5-18.0 mcd), M (18.0-28.5 mcd).

3.2 Classificação por Tensão Direta (apenas Verde & Azul)

Para os LEDs Verde (GH) e Azul (BH), é realizada uma classificação adicional na tensão direta.

• Classe 1: V_F= 2.6 - 2.8V
• Classe 2: V_F= 2.8 - 3.0V

Esta classificação de tensão é crítica para aplicações onde o consumo de corrente consistente ou a vida útil da bateria são uma preocupação, especialmente quando vários LEDs são conectados em paralelo.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece curvas características para cada tipo de LED (R6, GH, BH), ilustrando o desempenho em condições variáveis.

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

As curvas mostram a relação exponencial entre corrente e tensão. O LED Vermelho (R6) tem uma tensão de joelho mais baixa (~1.8V) em comparação com os LEDs Verde e Azul (~3.0V), consistente com as suas diferenças materiais. Esta curva é essencial para projetar o circuito limitador de corrente.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Este gráfico demonstra que a saída de luz aumenta aproximadamente de forma linear com a corrente na gama de operação típica (até ~20mA). No entanto, operar acima da corrente contínua recomendada reduzirá a eficiência e a vida útil devido ao aumento do calor.

4.3 Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente

Todos os LEDs exibem uma diminuição na saída de luz à medida que a temperatura ambiente aumenta. A derating é significativa, com a saída potencialmente a cair mais de 50% à medida que a temperatura se aproxima do limite máximo de operação (+85°C). É necessário um projeto térmico adequado na PCB para manter o brilho consistente.

4.4 Curva de Derating da Corrente Direta

Esta curva crítica dita a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. Para garantir fiabilidade, a corrente de operação deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente aumenta além de 25°C.

4.5 Distribuição Espectral

Os gráficos mostram a intensidade relativa da luz emitida em todos os comprimentos de onda. Eles confirmam os comprimentos de onda de pico e dominante e mostram a largura de banda espectral, que afeta a pureza da cor.

4.6 Diagrama de Radiação (Padrão do Ângulo de Visão)

Os gráficos polares visualizam a distribuição espacial da intensidade luminosa, confirmando o ângulo de visão de 120 graus. O padrão é aproximadamente lambertiano, o que significa que a intensidade é mais alta quando vista de frente e diminui em ângulos mais amplos.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O LED está alojado num pacote de montagem em superfície compacto com as seguintes dimensões principais (em mm): Comprimento: 2.0 ±0.2, Largura: 1.4 ±0.2, Altura: 0.9. O cátodo é identificado por uma marcação no pacote. O desenho dimensional inclui características críticas como a forma da lente e as posições dos terminais.

5.2 Layout Sugerido das Pistas e Identificação de Polaridade

É fornecido um padrão de pistas (layout das pistas) de PCB sugerido para referência: Largura da pista: 0.8mm, Comprimento da pista: 1.35mm, Espaço entre pistas: 0.35mm. É aconselhável que os projetistas modifiquem isto com base no seu processo de montagem específico e requisitos térmicos. A identificação clara das pistas do ânodo e do cátodo é crucial para evitar a instalação em polarização inversa.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A adesão às especificações de soldadura é vital para a fiabilidade a longo prazo e para evitar danos na lente de epóxi do LED ou no chip semicondutor.

• Soldadura por Refluxo:Temperatura de pico máxima de 260°C por uma duração não superior a 10 segundos. Um perfil de refluxo sem chumbo padrão é aplicável.
• Soldadura Manual:Se necessário, a temperatura da ponta do ferro não deve exceder 350°C, e o tempo de contacto deve ser limitado a 3 segundos por terminal. Use um dissipador de calor se possível.
• Armazenamento:Os componentes são embalados em sacos resistentes à humidade. Uma vez abertos, devem ser usados dentro de um prazo específico ou "cozidos" de acordo com as normas IPC se expostos à humidade ambiente, para evitar o efeito "pipoca" durante o refluxo.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

O produto é fornecido em fita transportadora relevada de 8 mm de largura enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, compatível com equipamento de montagem automática. A bobina tem dimensões padrão: Diâmetro Externo da Bobina: 180.0mm, Largura da Bobina: 12.4mm, Diâmetro do Furo Central: 44.0mm.

A etiqueta na bobina contém informações essenciais para rastreabilidade e identificação, incluindo campos para Número do Produto, Quantidade, Classificação de Intensidade Luminosa (CAT), Classificação de Cromaticidade/Comprimento de Onda (HUE), Classificação de Tensão Direta (REF) e Número do Lote. O número de peça específico 19-237/R6GHBHC-A04/2T segue um sistema de codificação que indica a série, mistura de cores (R6=Vermelho, GH=Verde, BH=Azul) e provavelmente códigos de classificação ou variantes.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Retroiluminação:Ideal para retroiluminar interruptores, símbolos e pequenos painéis LCD em painéis de instrumentos automóveis, controlos industriais e eletrodomésticos.
• Indicadores de Estado:Perfeito para indicadores de energia, conectividade e estado de função em equipamentos de telecomunicações (telefones, faxes, routers), periféricos de computador e dispositivos médicos.
• Iluminação de Uso Geral:Adequado para qualquer aplicação que necessite de uma fonte de luz colorida pequena, fiável e de baixa potência.

8.2 Considerações e Notas de Projeto

• Limitação de Corrente:Utilize sempre uma resistência limitadora de corrente em série ou um driver de corrente constante. Calcule o valor da resistência com base na tensão de alimentação, na tensão direta do LED (use V_Fmáx. para um projeto seguro) e na corrente direta desejada (ex.: 5-20mA).
• Gestão Térmica:Embora de baixa potência, a dissipação de calor deve ser considerada, especialmente a correntes mais altas ou em temperaturas ambientes elevadas. Garanta uma área de cobre adequada na PCB ligada à pista térmica do LED (se existir) ou aos terminais.
• Proteção contra ESD:Implemente medidas de proteção ESD nas linhas de entrada da PCB e aplique procedimentos de manuseamento adequados durante a montagem, particularmente para as variantes Verde e Azul que têm uma classificação ESD mais baixa.
• Projeto Óptico:O amplo ângulo de visão de 120 graus proporciona boa visibilidade fora do eixo. Para luz focada, podem ser necessárias lentes externas ou guias de luz.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A série 19-237 diferencia-se pela combinação de uma pegada muito compacta (2.0x1.4mm), um pacote padronizado de amplo ângulo de visão e a disponibilidade de três cores primárias numa única família de pacotes. Em comparação com LEDs SMD maiores ou LEDs "through-hole", oferece uma poupança de espaço superior. A disponibilização de dados de classificação detalhados tanto para intensidade luminosa como para tensão direta (para Verde/Azul) oferece aos projetistas maior controlo sobre a consistência de cor e o desempenho elétrico nos seus produtos finais, o que é uma vantagem chave em aplicações que requerem aparência uniforme ou gestão de energia precisa.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Posso alimentar este LED a 25mA continuamente?

R1: Embora a Especificação Máxima Absoluta seja 25mA, a operação contínua a esta corrente gerará calor máximo e pode reduzir a vida útil. Para uma fiabilidade e eficiência ideais, projete para uma corrente de operação típica de 5-20mA, como usada nas tabelas de especificações, e consulte a curva de derating da corrente direta para temperaturas elevadas.

P2: Por que é que a classificação ESD é diferente para o LED Vermelho em comparação com o Verde e o Azul?

R2: Os diferentes materiais semicondutores (AlGaInP para o Vermelho, InGaN para o Verde/Azul) têm diferenças inerentes na sua sensibilidade à descarga eletrostática. Os chips baseados em InGaN são geralmente mais suscetíveis, necessitando de manuseamento mais rigoroso (150V HBM vs. 2000V HBM).

P3: Como interpreto os códigos de classificação ao encomendar?

R3: Especifique a classe de intensidade luminosa desejada (ex.: "GH na Classe Q" para o Verde mais brilhante) e, para o Verde/Azul, a classe de tensão direta (ex.: "BH na Classe M, V_FClasse 1"). Isto garante que recebe LEDs com desempenho dentro das gamas estreitas especificadas.

P4: Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico e Comprimento de Onda Dominante?

R4: O Comprimento de Onda de Pico (λ_p) é o comprimento de onda no qual a potência óptica emitida é máxima. O Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponde à cor percebida do LED. λ_dé mais relevante para a especificação da cor.

11. Estudo de Caso de Projeto e Utilização

Cenário: Projetar um painel de indicadores de múltiplos estados para um dispositivo médico portátil.

O painel requer indicadores Vermelho (Erro), Verde (Pronto) e Azul (Ativo). A série 19-237 é selecionada pelo seu tamanho pequeno, permitindo que três LEDs caibam num espaço reduzido. O projetista escolhe:

- R6 na Classe N para vermelho de brilho médio consistente.

- GH na Classe P, V_FClasse 1 para verde brilhante com menor queda de tensão para corresponder às restrições da fonte de alimentação.

- BH na Classe M, V_FClasse 1 para azul.

É utilizada uma única linha de alimentação de 3.3V. São calculadas resistências limitadoras de corrente separadas para cada cor: uma resistência menor para o LED Vermelho (V_Fmais baixa) e resistências maiores e idênticas para os LEDs Verde e Azul (V_Fsemelhante). O layout da PCB inclui uma pequena pista de alívio térmico ligada a cada terminal do cátodo para ajudar na dissipação de calor. Diodos de proteção ESD são colocados nas linhas de sinal que levam aos drivers dos LEDs.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

A emissão de luz nestes LEDs baseia-se na eletroluminescência em materiais semicondutores. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, eletrões e lacunas são injetados na região ativa. A sua recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). A cor da luz é determinada pela energia da banda proibida do material semicondutor:

- Vermelho (R6):Utiliza um semicondutor composto de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio Gálio Índio), que tem uma banda proibida correspondente à luz vermelha/laranja.

- Verde & Azul (GH, BH):Utilizam InGaN (Nitreto de Gálio Índio) com diferentes proporções de índio/gálio para ajustar a banda proibida para a luz verde e azul, respetivamente. Alcançar emissão eficiente de azul e verde com InGaN foi um avanço tecnológico significativo.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

O mercado para LEDs SMD como a série 19-237 continua a ser impulsionado pela procura de miniaturização, eficiência energética e alta fiabilidade em todos os setores da eletrónica. As tendências incluem:

- Aumento da Eficiência:Melhorias contínuas na ciência dos materiais e no crescimento epitaxial levam a uma maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt elétrico).

- Melhoria da Consistência da Cor:Tolerâncias de classificação mais apertadas e controlos avançados de fabrico garantem uma melhor uniformidade de cor dentro e entre lotes de produção.

- Fiabilidade Aprimorada:Melhorias nos materiais do pacote (epóxi, silicone) e tecnologias de fixação do chip levam a vidas operacionais mais longas e melhor desempenho em alta temperatura e humidade.

- Integração:Uma tendência para integrar múltiplos chips LED (RGB, RGBW) num único pacote para aplicações de cor total, embora componentes discretos como o 19-237 permaneçam essenciais para soluções monocromáticas económicas.