Ficha Técnica do LED SMD 19-22/R6 BHC-B01/2T - Pacote 2.0x1.25x0.8mm - Tensão 1.7-3.25V - Potência 40-60mW - Vermelho/Azul - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série 19-22 representa uma solução compacta de LED de montagem em superfície (SMD) projetada para aplicações de PCB de alta densidade. Este dispositivo multicor é oferecido em duas variantes principais de material do chip: o código R6, que utiliza AlGaInP para emissão de vermelho brilhante, e o código BH, que utiliza InGaN para emissão azul. O encapsulamento de resina é transparente para ambos os tipos. A sua pegada significativamente reduzida em comparação com componentes de chumbo permite designs de placa menores, maior densidade de empacotamento e, em última análise, contribui para a miniaturização do equipamento final. A construção leve torna-o ainda mais ideal para aplicações portáteis e miniaturizadas.

As principais vantagens destacadas incluem compatibilidade com equipamentos de colocação automática e processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho ou em fase de vapor. O produto está em conformidade com os principais padrões da indústria, sendo livre de chumbo (Pb-free), compatível com RoHS, compatível com o REACH da UE e livre de halogéneos (com Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Todos os valores são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder estes limites pode causar danos permanentes.

• Tensão Reversa (VR):5 V (para todos os códigos).
• Corrente Direta (IF):R6: 25 mA; BH: 10 mA.
• Corrente Direta de Pico (IFP):Ciclo de trabalho 1/10 @ 1kHz. R6: 50 mA; BH: 40 mA.
• Dissipação de Potência (Pd):R6: 60 mW; BH: 40 mW. Este parâmetro é crítico para a gestão térmica.
• Descarga Eletrostática (ESD) - Modelo do Corpo Humano (HBM):R6: 2000 V; BH: 150 V. A variante BH (InGaN) é significativamente mais sensível à ESD e requer precauções rigorosas de manuseamento.
• Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +85°C.
• Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem (Tsol):Refluxo: 260°C máx. por 10 segundos. Soldagem manual: 350°C máx. por 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Os valores típicos são medidos a Ta=25°C e IF=5mA, salvo indicação em contrário. Aplicam-se tolerâncias: Intensidade Luminosa ±11%, Comprimento de Onda Dominante ±1nm, Tensão Direta ±0.1V.

• Intensidade Luminosa (Iv):Mínimo 14.5 mcd, Típico 20.0 mcd para ambos os códigos R6 e BH.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):Típico 130 graus, indicando um padrão de visão amplo.
• Comprimento de Onda de Pico (λp):R6: 632 nm (típico); BH: 468 nm (típico).
• Comprimento de Onda Dominante (λd):R6: 617.5 a 629.5 nm; BH: 467.5 a 472.5 nm. Este é o parâmetro utilizado para a classificação por cor (binning).
• Largura de Banda Espectral (Δλ):R6: 20 nm (típico); BH: 25 nm (típico).
• Tensão Direta (VF):R6: 1.70 a 2.25 V; BH: 2.65 a 3.25 V. A tensão mais elevada para o LED azul é característica da tecnologia InGaN.
• Corrente Reversa (IR):Medida a VR=5V. R6: Máx. 10 µA; BH: Máx. 50 µA.

3. Explicação do Sistema de Binning

Os LEDs são classificados em bins com base no comprimento de onda dominante para garantir a consistência de cor dentro de um lote de produção.

3.1 Binning R6 (Vermelho)

• Bin E4:617.5 nm ≤ λd < 621.5 nm
• Bin E5:621.5 nm ≤ λd < 625.5 nm
• Bin E6:625.5 nm ≤ λd < 629.5 nm

3.2 Binning BH (Azul)

• Bin A10:467.5 nm ≤ λd < 470.0 nm
• Bin A11:470.0 nm ≤ λd < 472.5 nm

A intensidade luminosa também é classificada (código CAT), e a tensão direta é classificada (código REF), proporcionando um sistema de seleção multiparâmetro para um emparelhamento de design preciso.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece curvas características típicas para a variante R6, oferecendo insights sobre o desempenho em condições variáveis.

4.1 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

A curva mostra uma relação sublinear. A intensidade aumenta com a corrente, mas começa a saturar em correntes mais elevadas, enfatizando a importância de operar dentro da faixa IF especificada para manter a eficiência e a longevidade.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

A saída luminosa diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Esta derivação térmica é um fator crítico para designs que operam em ambientes de temperatura elevada ou com dissipação de calor limitada.

4.3 Tensão Direta vs. Corrente Direta

Esta curva IV demonstra a relação exponencial típica dos díodos. A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo.

4.4 Distribuição Espectral

O gráfico espectral para o LED R6 mostra um pico dominante em torno de 632 nm (típico) com uma largura de banda definida, confirmando a sua pureza de cor vermelha monocromática.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O pacote SMD 19-22 tem dimensões nominais de 2.0mm (comprimento) x 1.25mm (largura) x 0.8mm (altura). O desenho especifica tolerâncias de ±0.1mm, salvo indicação em contrário. Inclui detalhes para a lente, o indicador do cátodo e recomendações do padrão de solda (land pattern) para garantir uma soldagem e alinhamento adequados.

5.2 Identificação da Polaridade

O pacote apresenta um marcador visual (tipicamente um entalhe ou uma marcação verde) no lado do cátodo. A polaridade correta deve ser observada durante a colocação para garantir o funcionamento adequado do circuito.

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 por 60-120 segundos.
• Tempo acima do líquido (217°C): 60-150 segundos.
• Temperatura de pico: 260°C máxima, mantida por 10 segundos no máximo.
• Taxa de aquecimento: Máximo 6°C/seg até 255°C; máximo 3°C/seg acima de 255°C.

O refluxo não deve ser realizado mais de duas vezes.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, a temperatura da ponta do ferro deve estar abaixo de 350°C, aplicada por não mais de 3 segundos por terminal. Utilize um ferro de soldar com capacidade de 25W ou menos. Permita um intervalo mínimo de 2 segundos entre a soldagem de cada terminal para evitar choque térmico.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

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

• Não abra o saco até estar pronto para uso.
• Após a abertura, os LEDs não utilizados devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de HR.
• A "vida útil após abertura" (floor life) do saco é de 168 horas (7 dias).
• Se a vida útil após abertura for excedida ou o dessecante indicar entrada de humidade, é necessário um processo de secagem (bake-out) a 60±5°C durante 24 horas antes do refluxo.

6.4 Precauções Críticas

• Limitação de Corrente:Um resistor externo em série é obrigatório. Os LEDs são dispositivos controlados por corrente; uma pequena variação de tensão pode causar uma grande sobrecorrente, levando à falha imediata.
• Evitar Tensões Mecânicas:Evite tensões mecânicas no pacote durante o aquecimento (soldagem) e não deforme a PCB após a montagem.
• Reparação:A reparação após a soldagem não é recomendada. Se for inevitável, deve ser utilizado um ferro de soldar especializado de dupla cabeça para aquecer simultaneamente ambos os terminais, e o efeito nas características do LED deve ser verificado previamente.

7. Embalagem e Informações de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora de 8mm de largura em bobinas de 7 polegadas de diâmetro. Cada bobina contém 2000 peças. São fornecidas dimensões detalhadas para os compartimentos da fita transportadora e para a bobina para garantir compatibilidade com máquinas automáticas pick-and-place.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém vários códigos-chave:

• CPN: Número de Peça do Cliente.
• P/N: Número de Peça do Fabricante (ex.: 19-22/R6 BHC-B01/2T).
• QTY: Quantidade de Embalagem.
• CAT: Classificação da Intensidade Luminosa.
• HUE: Coordenadas de Cromaticidade & Classificação do Comprimento de Onda Dominante (Código Bin).
• REF: Classificação da Tensão Direta.
• LOT No: Número de Lote Rastreável.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Iluminação de Fundo (Backlighting):Indicadores de painel de instrumentos, iluminação de interruptores, retroiluminação de teclados.
• Equipamentos de Telecomunicações:Indicadores de estado e retroiluminação em telefones, máquinas de fax.
• Displays LCD:Retroiluminação lateral (edge-lit) ou direta para pequenos LCDs monocromáticos ou a cores.
• Indicação Geral:Estado de energia, indicadores de modo, iluminação decorativa em eletrónica de consumo compacta.

8.2 Considerações de Design

• Design do Circuito:Inclua sempre um resistor limitador de corrente em série com o LED. Calcule o valor do resistor com base na tensão de alimentação (Vs), na tensão direta do LED (VF) na corrente desejada (IF) e na corrente necessária: R = (Vs - VF) / IF. Utilize o VF máximo da ficha técnica para um design conservador.
• Gestão Térmica:Certifique-se de que o layout da PCB permite a dissipação de calor, especialmente quando operar perto da corrente máxima ou em altas temperaturas ambientes. Evite colocar LEDs perto de outros componentes geradores de calor.
• Proteção contra ESD:Implemente medidas de proteção contra ESD nas linhas de montagem, particularmente para a variante sensível BH (azul). Utilize postos de trabalho e pulseiras aterradas.
• Design Óptico:O amplo ângulo de visão de 130 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 19-22 oferece vantagens distintas em contextos específicos. Em comparação com LEDs maiores de orifício passante (through-hole), o seu principal benefício é a poupança de espaço e a adequação para montagem automatizada. Dentro do panorama dos LEDs SMD, a sua pegada de 2.0x1.25mm é um tamanho comum, oferecendo um equilíbrio entre saída de luz e miniaturização. O diferencial chave para esta peça específica é a disponibilidade de duas tecnologias de semicondutor distintas (AlGaInP para vermelho, InGaN para azul) no mesmo pacote mecânico, simplificando a aquisição e o design para aplicações multicor. O sistema detalhado de binning para comprimento de onda e intensidade permite uma alta consistência de cor em séries de produção, o que é crucial para aplicações como displays de múltiplos segmentos ou matrizes de retroiluminação onde a correspondência de cores é importante.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

10.1 Por que a corrente direta máxima é diferente para os LEDs vermelho (R6) e azul (BH)?

A diferença decorre dos materiais semicondutores subjacentes (AlGaInP vs. InGaN) e das suas respetivas eficiências quânticas internas e características térmicas. O chip de AlGaInP no LED R6 pode normalmente suportar densidades de corrente mais elevadas dentro das mesmas restrições térmicas do pacote, daí a corrente nominal mais elevada (25mA vs. 10mA).

10.2 Por que a classificação ESD para o LED azul (BH) é tão mais baixa do que para o vermelho (R6)?

Os LEDs azuis baseados em InGaN são inerentemente mais suscetíveis a danos por descarga eletrostática devido às propriedades do material e às camadas ativas mais finas envolvidas na estrutura do chip. A classificação de 150V HBM classifica-o como muito sensível, exigindo procedimentos de manuseamento ESD Classe 0.

10.3 Posso acionar este LED sem um resistor limitador de corrente se a minha fonte de alimentação for precisamente regulada na tensão direta do LED?

Não, isto é fortemente desencorajado e provavelmente levará à falha.A tensão direta (VF) tem uma tolerância (±0.1V) e um coeficiente de temperatura negativo (diminui à medida que a junção aquece). Mesmo um pequeno excesso de tensão ou uma queda no VF devido ao aquecimento pode causar um aumento descontrolado da corrente, excedendo o Valor Máximo Absoluto e destruindo o LED. Um resistor em série é não negociável para uma operação estável.

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 a distribuição espectral de potência é máxima.Comprimento de Onda Dominante (λd)é o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponde à cor percebida do LED. Para LEDs com um espectro simétrico, eles estão frequentemente próximos. Para fins de especificação de cor e binning, o Comprimento de Onda Dominante é a métrica padrão utilizada.

11. Caso Prático de Design e Utilização

Cenário: Projetar um painel compacto de indicadores de estado com LEDs vermelhos e azuis.

1. Seleção:Escolha o 19-22/R6 para vermelho e o 19-22/BH para azul para manter a mesma pegada e perfil de soldagem.
2. Cálculo do Circuito:Para uma alimentação de 5V (Vs).
   • Vermelho (R6, use VF máx.=2.25V, IF alvo=15mA): R = (5 - 2.25) / 0.015 ≈ 183 Ω. Utilize um resistor padrão de 180 Ω ou 200 Ω.
   • Azul (BH, use VF máx.=3.25V, IF alvo=8mA): R = (5 - 3.25) / 0.008 ≈ 219 Ω. Utilize um resistor padrão de 220 Ω.
   Verifique se a dissipação de potência nos resistores está dentro das suas classificações.
3. Layout da PCB:Coloque os LEDs com a polaridade correta. Garanta espaçamento adequado para dissipação de calor se vários LEDs estiverem agrupados. Siga o padrão de solda (land pattern) recomendado no desenho do pacote.
4. Montagem:Mantenha os componentes em sacos selados até a linha de produção estar pronta. Siga o perfil de refluxo especificado com precisão. Após a montagem, evite dobrar a PCB perto dos LEDs.
5. Binning:Para uma aparência uniforme, especifique códigos de bin apertados (ex.: E5 para vermelho, A10 para azul) ao encomendar, especialmente se várias unidades forem visualizadas lado a lado.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

Díodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através da eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa, libertando energia na forma de fotões. A cor (comprimento de onda) da luz emitida é determinada pela energia da banda proibida (bandgap) do material semicondutor utilizado.

• R6 (AlGaInP):Fosfeto de Alumínio Gálio Índio é um sistema de material com uma banda proibida direta adequada para produzir luz de alta eficiência no espectro vermelho, laranja e amarelo. É conhecido pelo seu alto brilho e estabilidade.
• BH (InGaN):Nitreto de Gálio Índio é o sistema de material que permite LEDs azuis, verdes e brancos de alto brilho. Variando o teor de índio, a banda proibida pode ser ajustada. Os LEDs azuis são um componente fundamental para criar luz branca via conversão de fósforo.

O pacote SMD encapsula o minúsculo chip semicondutor, fornece conexões elétricas através de terminais metálicos e utiliza uma lente de resina epóxi transparente para proteger o chip e moldar a saída de luz.

13. Tendências de Desenvolvimento Tecnológico

A trajetória geral para LEDs SMD como a série 19-22 concentra-se em várias áreas-chave:

• Aumento da Eficiência (Lúmens por Watt):Melhorias contínuas na eficiência quântica interna e nas técnicas de extração de luz levam a uma maior intensidade luminosa a partir do mesmo ou de tamanhos de chip menores, reduzindo o consumo de energia para uma determinada saída de luz.
• Melhoria da Consistência e Reprodução de Cor:Avanços no crescimento epitaxial e nos processos de binning permitem tolerâncias mais apertadas no comprimento de onda dominante e na intensidade luminosa, o que é crítico para aplicações que requerem correspondência de cor precisa.
• Confiabilidade e Vida Útil Aprimoradas:A investigação em materiais de pacote mais robustos, melhores interfaces térmicas e estruturas semicondutoras mais estáveis continua a aumentar o tempo médio entre falhas (MTBF), mesmo em condições operacionais exigentes.
• Miniaturização:A busca por produtos finais menores empurra os pacotes de LED para pegadas cada vez menores, mantendo ou melhorando o desempenho óptico.
• Integração:As tendências incluem integrar múltiplos chips de LED (RGB) num único pacote ou combinar o LED com ICs de controlo (como drivers de corrente constante) para componentes mais inteligentes e fáceis de usar.

Estas tendências garantem que componentes fundamentais como o LED SMD 19-22 continuarão a evoluir, oferecendo aos designers melhor desempenho, confiabilidade e flexibilidade.