Ficha Técnica do LED SMD 19-223/G6S2C-A01/2T - Multicor - Tensão 2.0V - Potência 60mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série 19-223 representa uma solução de LED de montagem em superfície compacta, projetada para aplicações eletrónicas modernas que exigem miniaturização e alta fiabilidade. Este LED do tipo multicor é significativamente menor do que os componentes tradicionais com terminais, permitindo reduções substanciais na área ocupada na PCB, aumento da densidade de embalamento e, em última análise, contribuindo para designs de produto final mais pequenos. A sua construção leve torna-o particularmente adequado para aplicações portáteis e com restrições de espaço.

As principais vantagens deste produto incluem compatibilidade com equipamentos padrão de colocação automática e processos de soldagem convencionais, como reflow por infravermelhos e fase de vapor. É fabricado como um componente sem chumbo, em conformidade com a RoHS e livre de halogéneos, aderindo a regulamentações ambientais rigorosas, incluindo o REACH da UE. Os limites especificados de halogéneos são Bromo (Br) <900 ppm, Cloro (Cl) <900 ppm e Br+Cl < 1500 ppm.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não é garantida a operação sob ou nestes limites.

• Tensão Reversa (VR):5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta (IF):25 mA para ambos os tipos de chip G6 e S2. Esta é a corrente contínua máxima em DC.
• Corrente Direta de Pico (IFP):60 mA (Ciclo de trabalho 1/10 @1KHz). Esta especificação é para operação em pulsos, permitindo uma corrente instantânea mais elevada.
• Dissipação de Potência (Pd):60 mW. Esta é a potência máxima que o encapsulamento pode dissipar nas condições dadas.
• Descarga Eletrostática (ESD) HBM:2000 V. Isto indica um nível moderado de robustez à ESD; ainda são necessárias precauções adequadas de manuseamento.
• Temperatura de Operação (Topr):-40 a +85 °C. O dispositivo é classificado para aplicações na gama de temperatura industrial.
• Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40 a +90 °C.
• Temperatura de Soldagem:A soldagem por reflow é especificada a uma temperatura de pico de 260°C por um máximo de 10 segundos. A soldagem manual deve ser limitada a 350°C por 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos a Ta=25°C e definem o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (Iv):
  • G6 (Amarelo Verde Brilhante): Mín. 30,0 mcd, Máx. 60,0 mcd @ IF=20mA.
  • S2 (Laranja Brilhante): Mín. 90,0 mcd, Máx. 180,0 mcd @ IF=20mA.
  • Tolerância: ±11%.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):Típico 130 graus. Este amplo ângulo de visão é adequado para aplicações de sinalização e retroiluminação que requerem ampla visibilidade.
• Comprimento de Onda de Pico (λp):
  • G6: Típico 575 nm.
  • S2: Típico 611 nm.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):
  • G6: 568,5 a 574,5 nm.
  • S2: 602,0 a 608,0 nm.
  • Tolerância: ±1 nm.
• Largura de Banda do Espectro de Radiação (Δλ):
  • G6: Típico 20 nm.
  • S2: Típico 17 nm.
• Tensão Direta (VF):
  • G6 & S2: Mín. 1,70 V, Típ. 2,00 V, Máx. 2,40 V @ IF=20mA.
  • Tolerância: ±0,1V.
• Corrente Reversa (IR):Máx. 10 μA @ VR=5V para ambos os tipos. O dispositivo não foi projetado para operação em polarização reversa.

3. Explicação do Sistema de Binning

O produto utiliza um sistema de binning para categorizar os LEDs com base na intensidade luminosa. Isto garante consistência dentro de um lote de produção.

• Chip G6 (Amarelo Verde Brilhante):Todas as unidades pertencem a um único bin (Código Bin 1) com intensidade luminosa variando de 30,0 a 60,0 mcd a 20mA.
• Chip S2 (Laranja Brilhante):Todas as unidades pertencem a um único bin (Código Bin 1) com intensidade luminosa variando de 90,0 a 180,0 mcd a 20mA.

A ficha técnica não indica bins separados para comprimento de onda dominante ou tensão direta para este número de peça específico, sugerindo um controlo apertado ou uma única seleção para estes parâmetros.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui curvas características típicas para ambos os chips G6 e S2. Embora os pontos de dados gráficos exatos não sejam fornecidos no texto, as curvas normalmente ilustram as seguintes relações, que são críticas para o design:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente, tipicamente de forma sub-linear, especialmente à medida que a corrente se aproxima da especificação máxima.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra o efeito de extinção térmica, onde a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Isto é crucial para o design da gestão térmica.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:A curva IV, mostrando a relação exponencial. A Vf típica de 2,0V a 20mA é um parâmetro de design chave para o cálculo da resistência limitadora de corrente.
• Espectro/Comprimento de Onda:Provavelmente mostra o espectro de emissão normalizado, destacando os comprimentos de onda de pico e dominante.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

O encapsulamento é do tipo SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície) padrão. O desenho dimensional (não reproduzido aqui, mas referenciado no PDF) fornece medições críticas para o design das pastilhas da PCB e colocação do componente. Os pontos-chave incluem:

• O LED tem uma pegada compacta adequada para placas de alta densidade.
• As tolerâncias na maioria das dimensões são de ±0,1mm, salvo indicação em contrário.
• O desenho define o contorno do componente, as posições dos terminais e o padrão de pastilhas recomendado para a PCB.
• A identificação da polaridade está tipicamente marcada no dispositivo ou implícita no design das pastilhas.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Reflow

É especificado um perfil de temperatura de soldagem 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 no 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.

Nota Crítica:A soldagem por reflow não deve ser realizada mais de duas vezes no mesmo dispositivo.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for inevitável:

• A temperatura da ponta do ferro deve ser inferior a 350°C.
• O tempo de contacto por terminal deve ser inferior a 3 segundos.
• A potência do ferro de soldar deve ser inferior a 25W.
• Permita um intervalo de mais de 2 segundos entre soldar cada terminal.
• Utilize um ferro de soldar de dupla cabeça para qualquer trabalho de reparação para evitar stress térmico.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Os componentes são embalados em sacos resistentes à humidade com dessecante.

• Antes da Utilização:Não abra o saco à prova de humidade até estar pronto para a montagem.
• Após Abertura:Armazene a ≤30°C e ≤60% de HR.
• Vida Útil em Chão de Fábrica:Utilize dentro de 168 horas (7 dias) após a abertura. Resele as peças não utilizadas numa embalagem à prova de humidade.
• Secagem:Se o tempo de armazenamento for excedido ou o dessecante indicar humidade, seque a 60 ±5°C durante 24 horas antes da utilização.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

O produto é fornecido num formato compatível com montagem automática.

• Fita e Bobina:Embalado em fita com 8mm de largura numa bobina com diâmetro de 7 polegadas.
• Quantidade:2000 peças por bobina.
• Dimensões da Fita Transportadora:Desenhos detalhados especificam o tamanho do bolso e o passo de avanço da fita.
• Dimensões da Bobina:São fornecidas as dimensões padrão da bobina para compatibilidade com alimentadores.
• Informação da Etiqueta:A etiqueta da bobina inclui campos para Número de Produto do Cliente (CPN), Número de Produto (P/N), Quantidade (QTY) e bins técnicos para Intensidade Luminosa (CAT), Cromaticidade/Comprimento de Onda Dominante (HUE) e Tensão Direta (REF).

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Retroiluminação:Indicadores de painel de instrumentos, retroiluminação de interruptores, retroiluminação plana para LCDs e símbolos.
• Equipamento de Telecomunicações:Indicadores de estado e retroiluminação de teclado em telefones e máquinas de fax.
• Indicação Geral:Qualquer aplicação que requeira uma fonte de luz colorida, compacta e fiável.

8.2 Considerações Críticas de Design

• Limitação de Corrente:Um resistor externo em série é OBRIGATÓRIO. A característica exponencial V-I do LED significa que uma pequena variação de tensão causa uma grande variação de corrente, levando a falha rápida sem regulação de corrente.
• Gestão Térmica:Embora o encapsulamento seja pequeno, a dissipação de potência (máx. 60mW) e o coeficiente de temperatura negativo da saída de luz exigem consideração do layout da PCB para dissipação de calor, especialmente em temperaturas ambientes elevadas ou com correntes de acionamento altas.
• Proteção ESD:Embora classificado para 2000V HBM, implemente precauções padrão de ESD durante o manuseamento e montagem.
• Soldagem por Onda:Não recomendada. O dispositivo é especificado apenas para reflow ou soldagem manual cuidadosa.
• Stress na Placa:Evite stress mecânico no corpo do LED durante a soldagem ou na aplicação final. Não deforme a PCB após a montagem.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A série 19-223, com a sua tecnologia de chip AlGaInP (para G6 e S2), oferece vantagens distintas:

• vs. LEDs Antigos de Orifício Passante:A principal vantagem é a redução drástica no tamanho e peso, permitindo designs modernos miniaturizados. Também elimina a necessidade de dobrar terminais e inserção manual.
• vs. Outras Cores SMD:O Amarelo Verde Brilhante (G6, ~575nm) e o Laranja Brilhante (S2, ~611nm) preenchem pontos de cor específicos no espectro visível. A tecnologia AlGaInP oferece tipicamente alta eficiência e boa saturação de cor nas regiões vermelha, laranja e amarelo-verde.
• Conformidade:A sua total conformidade com as regulamentações sem chumbo, RoHS, livre de halogéneos e REACH torna-o adequado para mercados globais com requisitos ambientais rigorosos.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

10.1 Que valor de resistor devo usar com este LED?

Calcule usando a Lei de Ohm: R = (V_alimentação - Vf_LED) / If. Para uma alimentação de 5V e Vf típico=2,0V a If=20mA: R = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ω. Use a Vf máxima (2,4V) para garantir que a corrente mínima é segura: R_mín = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ω. Um resistor padrão de 150 Ω é um bom ponto de partida. Considere sempre a potência nominal do resistor: P = I^2 * R = (0,02)^2 * 150 = 0,06W, portanto um resistor de 1/8W (0,125W) é suficiente.

10.2 Posso alimentá-lo com uma fonte de 3,3V?

Sim. Recalculando: R = (3,3V - 2,0V) / 0,020A = 65 Ω. Verifique com Vf máx: (3,3V - 2,4V) / 0,020A = 45 Ω. Um resistor de 68 Ω seria apropriado. Certifique-se de que a fonte pode fornecer a corrente necessária.

10.3 Por que é que o processo de armazenamento e secagem é tão importante?

Os encapsulamentos SMD podem absorver humidade da atmosfera. Durante o processo de soldagem por reflow a alta temperatura, esta humidade retida pode transformar-se rapidamente em vapor, causando delaminação interna, fissuras ou "pipocagem" do encapsulamento plástico, levando a falha imediata ou latente. Os procedimentos prescritos de armazenamento e secagem previnem este modo de falha.

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

Comprimento de Onda de Pico (λp)é o comprimento de onda no qual o espectro de emissão tem a sua intensidade máxima.Comprimento de Onda Dominante (λd)é o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponderia à cor percebida do LED quando combinada com uma fonte de referência branca especificada. O λd está mais relacionado com a perceção de cor do olho humano, enquanto o λp é uma medição física do espectro.

11. Estudo de Caso de Design e Utilização

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

Requisitos:Tamanho compacto, baixo consumo de energia, clara diferenciação de cor para "Pronto" (Verde) e "Alerta" (Laranja), capacidade de operar numa gama alargada de temperaturas e conformidade com regulamentos de equipamento médico.

Implementação da Solução:

1. Seleção de Componentes:A série 19-223 é escolhida. O G6 (Amarelo-Verde) serve como indicador "Pronto", e o S2 (Laranja) serve como indicador "Alerta". O seu amplo ângulo de visão de 130 graus garante visibilidade a partir de vários ângulos.
2. Design do Circuito:É utilizada uma tensão do sistema de 3,3V. Os resistores limitadores de corrente são calculados conforme o FAQ 10.2 (ex: 68Ω). Os LEDs são acionados através de pinos GPIO de um microcontrolador, permitindo padrões de piscagem controlados por software para realçar o estado de alerta.
3. Layout da PCB:A pegada compacta SMD permite que múltiplos LEDs de estado sejam colocados numa pequena área na PCB do painel frontal. São utilizadas pastilhas de alívio térmico nas ligações de solda para facilitar a soldagem, mas uma pequena quantidade de cobre é mantida ligada para auxiliar na dissipação de calor.
4. Processo de Montagem:Os LEDs, entregues em fita e bobina, são carregados numa máquina pick-and-place. Toda a placa passa por uma única passagem de reflow usando o perfil sem chumbo especificado, garantindo que todos os componentes, incluindo os LEDs, são soldados simultaneamente e de forma fiável.
5. Resultado:Um sistema de indicadores robusto, fiável e compacto que atende a todos os requisitos iniciais, aproveitando o pequeno tamanho, o desempenho especificado e as certificações de conformidade dos LEDs 19-223.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

Os LEDs 19-223 utilizam material semicondutor de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio Gálio Índio) para o chip emissor de luz. Este sistema de material é particularmente eficiente para produzir luz nas regiões vermelha, laranja, âmbar e amarelo-verde do espectro (aproximadamente 560nm a 650nm).

Princípio de Funcionamento:Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n do LED, eletrões e lacunas são injetados na região ativa. A sua recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do semicondutor AlGaInP, que é projetada através do controlo preciso das proporções de Alumínio, Gálio, Índio e Fósforo durante o crescimento do cristal. A lente de resina "água clara" permite que a luz colorida intrínseca do chip seja emitida sem filtragem significativa ou conversão de comprimento de onda.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

O mercado para LEDs SMD como a série 19-223 continua a evoluir. As principais tendências que influenciam este segmento de produto incluem:

• Aumento da Miniaturização:A procura por tamanhos de encapsulamento ainda mais pequenos (ex: 0402, 0201 métrico) continua a crescer para dispositivos ultra-compactos.
• Maior Eficiência:Melhorias contínuas no crescimento epitaxial e design de chip levam a uma maior eficácia luminosa (mais saída de luz por unidade de entrada elétrica), reduzindo o consumo de energia para um determinado brilho.
• Fiabilidade e Robustez Aprimoradas:Melhorias nos materiais e construção do encapsulamento visam aumentar a resistência à humidade, o desempenho em ciclos térmicos e a longevidade geral, especialmente para aplicações automotivas e industriais.
• Integração:Uma tendência para integrar múltiplos chips de LED (RGB, ou múltiplos monocromáticos) num único encapsulamento, ou combinar LEDs com ICs de controlo (como drivers de corrente constante) para formar módulos de luz mais inteligentes e fáceis de usar.
• Conformidade Rigorosa:As regulamentações ambientais e de segurança (RoHS, REACH, Livre de Halogéneos) estão a tornar-se mais rigorosas e generalizadas, tornando a conformidade um requisito básico em vez de um diferenciador.

A série 19-223 representa uma solução madura e fiável que aborda as necessidades centrais de miniaturização, montagem automatizada e conformidade regulamentar para uma ampla gama de aplicações de sinalização e retroiluminação.