Ficha Técnica do LED SMD 19-219/T3D-AQ2R2TY/3T - Dimensões 1.6x0.8x0.77mm - Tensão 2.6-3.0V - Potência 95mW - Branco Puro - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 19-219/T3D-AQ2R2TY/3T é um LED de montagem em superfície (SMD) compacto, projetado para aplicações eletrónicas modernas que requerem iluminação indicadora e de backlight fiável. Este LED monocromático emite uma luz branca pura, obtida através de um chip de InGaN encapsulado numa resina difusora amarela. As suas principais vantagens incluem uma pegada significativamente reduzida em comparação com os LEDs tradicionais com terminais, permitindo uma maior densidade de montagem em PCBs, reduzindo os requisitos de armazenamento e, em última análise, contribuindo para a miniaturização do equipamento final. O componente também é livre de chumbo e está em conformidade com as diretivas RoHS, tornando-o adequado para projetos com consciência ambiental.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Encapsulamento Miniaturizado:O fator de forma reduzido (1.6mm x 0.8mm) permite layouts de placa densos e produtos finais mais compactos.
• Compatibilidade com Automação:Fornecido em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas, é totalmente compatível com equipamentos padrão de montagem automática pick-and-place.
• Soldadura Robusta:Compatível com processos de soldadura por refluxo por infravermelhos e fase de vapor, garantindo uma fabricação fiável.
• Conformidade Ambiental:O produto é livre de chumbo e mantém a conformidade com os regulamentos RoHS.
• Leveza:Ideal para aplicações portáteis e miniaturizadas onde o peso é um fator crítico.

1.2 Aplicações-Alvo

Este LED é versátil e encontra utilização em várias áreas-chave:

• Telecomunicações:Utilizado como indicadores de estado e backlight para teclas e displays em telefones e máquinas de fax.
• Backlight de Displays:Adequado para backlight plano de painéis LCD, bem como para backlight de interruptores e símbolos.
• Indicação de Uso Geral:Pode ser utilizado numa vasta gama de eletrónica de consumo, controlos industriais e interiores automóveis onde é necessária uma fonte de luz branca compacta.

2. Análise Profunda das Especificações Técnicas

Esta secção fornece uma análise detalhada dos valores máximos absolutos e dos principais parâmetros operacionais do LED. A adesão a estes limites é crucial para garantir a fiabilidade a longo prazo e evitar a falha do dispositivo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de tensão além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não é recomendada a operação nestes limites ou próximo deles.

• Tensão Inversa (V_R):5V. Exceder esta tensão em polarização inversa pode causar a ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25mA. A corrente DC máxima para operação contínua.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100mA (a um ciclo de trabalho de 1/10, 1kHz). Isto permite pulsos breves de corrente mais elevada, útil para multiplexagem ou operação pulsada.
• Dissipação de Potência (P_d):95mW. A potência máxima que o encapsulamento pode dissipar, calculada como V_F* I_F.
• Descarga Eletrostática (ESD):150V (Modelo do Corpo Humano). Devem ser seguidas as devidas precauções de manuseamento ESD durante a montagem e manuseamento.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. A gama de temperatura ambiente para operação fiável.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura:Refluxo: 260°C máximo durante 10 segundos. Soldadura manual: 350°C máximo durante 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C. Os projetistas devem usar os valores típicos (Typ.) para cálculos iniciais, mas projetar para acomodar as gamas mín/máx.

• Intensidade Luminosa (I_v):90.0 - 180 mcd (mínimo a máximo, com binning). Medida a uma corrente direta (I_F) de 5mA. A ampla gama é gerida através de um sistema de binning detalhado mais adiante.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus (típico). Este amplo ângulo de visão torna-o adequado para aplicações que requerem iluminação ampla ou visibilidade a partir de múltiplos ângulos.
• Tensão Direta (V_F):2.6V - 3.0V (a I_F=5mA). Este parâmetro também é sujeito a binning. Deve ser utilizado um resistor limitador de corrente em série com o LED para definir a corrente de operação com base na tensão de alimentação e na V_F range.
• Corrente Inversa (I_R):50 µA máximo (a V_R=5V). Isto indica o nível de corrente de fuga quando o dispositivo está polarizado inversamente.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência no brilho e cor na produção, os LEDs são classificados em bins com base no desempenho medido. O LED 19-219 utiliza três critérios distintos de binning.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em bins (Q1, R1, R2) com base na sua intensidade luminosa medida a 5mA. Isto permite aos projetistas selecionar um grau de brilho adequado para a sua aplicação, garantindo uma aparência uniforme em projetos com múltiplos LEDs.

• Bin Q1:90.0 - 112 mcd
• Bin R1:112 - 140 mcd
• Bin R2:140 - 180 mcd

3.2 Binning de Tensão Direta

Os LEDs também são classificados pela sua queda de tensão direta (V_F) a 5mA. A correspondência de bins de V_Fpode ajudar a obter uma partilha de corrente mais uniforme quando os LEDs estão ligados em paralelo.

• Bin 28:2.6V - 2.7V
• Bin 29:2.7V - 2.8V
• Bin 30:2.8V - 2.9V
• Bin 31:2.9V - 3.0V

3.3 Binning de Coordenadas de Cromaticidade

Para LEDs brancos, a consistência da cor é crítica. Os produtos são classificados em seis bins (1-6) com base nas suas coordenadas de cromaticidade CIE 1931 (x, y), medidas a I_F=5mA. Cada bin define uma área quadrilátera no gráfico CIE. A especificação exige uma tolerância de ±0.01 nas coordenadas. Selecionar LEDs do mesmo bin de cromaticidade é essencial para aplicações onde a correspondência de cores é importante.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que ilustram o comportamento do LED em condições variáveis. Compreender estas curvas é fundamental para um projeto de circuito ótimo.

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

Esta curva mostra a relação não linear entre corrente e tensão. A tensão direta aumenta com a corrente. A curva é essencial para selecionar o valor apropriado do resistor limitador de corrente. Uma pequena alteração na tensão pode levar a uma grande alteração na corrente, destacando a necessidade de regulação de corrente.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Este gráfico demonstra que a saída de luz é aproximadamente proporcional à corrente direta dentro da gama de operação. No entanto, a eficiência pode diminuir a correntes muito elevadas devido ao aumento do calor.

4.3 Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente

A saída de luz do LED diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta curva quantifica essa redução. Para ambientes de alta temperatura ou operação de alta potência, a gestão térmica deve ser considerada para manter o brilho.

4.4 Curva de Redução da Corrente Direta

Esta curva define a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura aumenta, a corrente máxima deve ser reduzida para evitar exceder o limite de dissipação de potência do dispositivo e garantir a fiabilidade.

4.5 Distribuição Espectral

A curva de saída espectral mostra a intensidade relativa ao longo dos comprimentos de onda para este LED branco. Normalmente apresenta um pico azul do chip de InGaN e uma emissão amarela mais ampla do fósforo, combinando-se para produzir luz branca.

4.6 Diagrama de Radiação

Este gráfico polar representa visualmente a distribuição espacial da luz (padrão do ângulo de visão), confirmando o ângulo de visão típico de 130 graus.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED tem uma pegada compacta de 1.6mm (comprimento) x 0.8mm (largura) com uma altura típica de 0.77mm. As dimensões críticas incluem o espaçamento e tamanho das pastilhas. É fornecida uma disposição recomendada das pastilhas de soldadura para garantir uma junta de soldadura fiável e um alinhamento adequado durante o refluxo. O cátodo é identificado por uma marcação específica na pastilha ou por um canto chanfrado na vista inferior do encapsulamento.

5.2 Identificação da Polaridade

A polaridade correta é vital. A pastilha do cátodo está claramente marcada no desenho do encapsulamento. Na fita transportadora, a orientação da polaridade também é indicada para orientar os equipamentos de montagem automática.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

Para soldadura sem chumbo, deve ser seguido um perfil de temperatura específico:

• Pré-aquecimento:150-200°C durante 60-120 segundos.
• Tempo Acima do Líquidus (217°C):60-150 segundos.
• Temperatura de Pico:260°C máximo, mantida por não mais de 10 segundos.
• Taxa de Aquecimento/Arrefecimento:Máximo de 3°C/seg até 255°C, e máximo de 6°C/seg no geral.

A soldadura por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes no mesmo LED.

6.2 Soldadura Manual

Se for necessária soldadura manual, é necessário extremo cuidado. Utilize um ferro de soldar com a temperatura da ponta abaixo de 350°C, aplicando calor a cada terminal por não mais de 3 segundos. A potência do ferro de soldar deve ser de 25W ou menos. Permita um intervalo de pelo menos 2 segundos entre soldar cada terminal para evitar choque térmico.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Os LEDs são embalados num saco resistente à humidade com dessecante.

• Antes de Abrir:Armazenar a ≤30°C e ≤90% de Humidade Relativa (HR).
• Após Abrir (Vida Útil no Chão de Fábrica):1 ano a ≤30°C e ≤60% HR. As peças não utilizadas devem ser reembaladas.
• Secagem:Se o indicador de dessecante mudar ou o tempo de armazenamento for excedido, seque a 60±5°C durante 24 horas antes de utilizar num processo de refluxo.

6.4 Precauções Críticas

• Limitação de Corrente:Um resistor externo em série é obrigatório. Sem ele, flutuações menores na tensão de alimentação podem causar surtos de corrente grandes e destrutivos.
• Tensão Mecânica:Evite aplicar tensão ao corpo do LED durante a soldadura ou na aplicação final. Não deforme a PCB após a montagem.
• Reparação:A reparação após a soldadura é fortemente desencorajada. Se for inevitável, deve ser utilizado um ferro de soldar de dupla cabeça especializado para aquecer simultaneamente ambos os terminais, evitando tensão mecânica devido à incompatibilidade de expansão térmica.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Bobina e Fita

Os componentes são fornecidos em fita transportadora de 8mm de largura enrolada numa bobina padrão de 7 polegadas de diâmetro. Cada bobina contém 3000 peças. São fornecidas dimensões detalhadas da bobina e da fita transportadora para compatibilidade com equipamentos de montagem automática.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém vários códigos:

• P/N:Número do Produto (ex., 19-219/T3D-AQ2R2TY/3T).
• CAT:Classe de Intensidade Luminosa (ex., Q1, R1, R2).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidade & Classe de Comprimento de Onda Dominante (ex., 1-6).
• REF:Classe de Tensão Direta (ex., 28-31).
• LOT No:Número de lote de fabrico rastreável.

Estes códigos permitem a identificação precisa e a rastreabilidade das características de desempenho do produto.

8. Considerações de Projeto de Aplicação

8.1 Projeto do Circuito

O aspeto mais crítico para acionar este LED é a regulação da corrente. Um simples resistor em série é suficiente para muitas aplicações. O valor do resistor (R_s) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R_s= (V_{alimentação}- V_F) / I_F. Utilize sempre a V_Fmáxima da gama do bin para garantir que a corrente não excede a I_Fdesejada quando a V_{alimentação}está no seu máximo. Para estabilidade sobre temperatura ou com uma tensão de alimentação variável, considere usar um driver de corrente constante.

8.2 Gestão Térmica

Embora a dissipação de potência seja baixa, em ambientes de alta temperatura ou espaços fechados, a temperatura da junção pode aumentar, reduzindo a saída de luz e a vida útil. Garanta um fluxo de ar adequado ou alívio térmico no layout da PCB, especialmente se vários LEDs forem usados próximos uns dos outros.

8.3 Projeto Óptico

O ângulo de visão de 130 graus proporciona uma iluminação ampla e difusa. Para aplicações que requerem um feixe mais focado, seriam necessárias óticas secundárias (lentes). A resina difusora amarela ajuda a obter uma aparência luminosa uniforme.

9. Comparação e Posicionamento Técnico

O LED 19-219 insere-se numa categoria de LEDs SMD ultra-miniaturizados. O seu principal diferenciador é a sua pegada muito pequena de 1.6mm x 0.8mm, que é menor do que encapsulamentos comuns como 0603 (1.6mm x 0.8mm é semelhante em área, mas muitas vezes com um fator de forma diferente) ou 0805. Isto torna-o ideal para aplicações com restrições de espaço onde cada milímetro quadrado conta. Em comparação com LEDs PLCC maiores ou de orifício passante, oferece uma densidade de montagem vastamente superior e é essencial para a montagem automática moderna. A cor branca pura, obtida através de um chip azul e fósforo amarelo, oferece um ponto de branco neutro a frio adequado para uso como indicador e backlight.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

10.1 Por que é absolutamente necessário um resistor limitador de corrente?

Os LEDs são díodos com uma curva I-V muito íngreme na região direta. Um pequeno aumento na tensão além da V_Fnominal causa um aumento desproporcionalmente grande na corrente, o que pode destruir instantaneamente o dispositivo devido ao sobreaquecimento. O resistor fornece uma queda de tensão linear e previsível que estabiliza a corrente.

10.2 Posso alimentar este LED com uma fonte de 5V?

Sim, mas deve usar um resistor em série. Por exemplo, para obter I_F=20mA com uma V_Fde 3.0V (máx.), o valor do resistor seria R = (5V - 3.0V) / 0.020A = 100 Ohms. A potência dissipada no resistor seria P = I²R = (0.02^2)*100 = 0.04W, portanto, um resistor padrão de 1/8W ou 1/10W é adequado.

10.3 O que significam os códigos de binning para o meu projeto?

Se o seu projeto usar múltiplos LEDs e exigir brilho uniforme, deve especificar LEDs do mesmo bin de intensidade luminosa (CAT) e do mesmo bin de cromaticidade (HUE). Se estiver a acionar LEDs em paralelo, usar o mesmo bin de tensão direta (REF) pode ajudar a obter uma partilha de corrente mais equilibrada, embora resistores individuais por LED ainda sejam o método mais fiável.

10.4 Quão sensível é este LED à ESD?

Com uma classificação ESD de 150V (HBM), tem uma sensibilidade moderada. Devem ser observadas as precauções padrão de ESD durante o manuseamento: usar estações de trabalho aterradas, pulseiras antiestáticas e contentores condutores. A embalagem automática em fita e bobina ajuda a minimizar o manuseamento humano.

11. Estudo de Caso de Projeto e Utilização

11.1 Estudo de Caso: Painel de Indicadores de Estado com Múltiplos LEDs

Imagine projetar um painel de controlo compacto com 12 indicadores de estado brancos. Usar o LED 19-219 permite que sejam colocados com um espaçamento muito apertado. Para garantir uma aparência uniforme, o projetista especifica todos os LEDs do Bin R1 (112-140 mcd) e do Hue Bin 3. Cada LED é acionado por uma linha de 5V através de um resistor de 150 ohms em série, definindo a corrente para aproximadamente 13mA (assumindo V_F~ 3.0V), o que está bem dentro do limite de 25mA e proporciona brilho amplo enquanto maximiza a longevidade. O layout da PCB inclui a geometria recomendada das pastilhas de soldadura e fornece pequenas ligações de alívio térmico às pastilhas para facilitar a soldadura, mantendo um bom caminho térmico.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

Este LED branco baseia-se num princípio semicondutor chamado eletroluminescência. O núcleo é um chip de nitreto de gálio e índio (InGaN) que emite luz azul quando uma corrente direta é aplicada através da sua junção p-n. Esta luz azul atinge então uma camada de fósforo amarelo (partículas cerâmicas) incorporada na resina epóxi de encapsulamento. O fósforo absorve uma porção da luz azul e reemite-a como luz amarela. A combinação da luz azul remanescente e da luz amarela convertida é percebida pelo olho humano como luz branca. As proporções específicas da emissão do chip e da eficiência de conversão do fósforo determinam a temperatura de cor exata (quente, neutra, fria) e as coordenadas de cromaticidade da luz branca produzida.

13. Tendências e Desenvolvimento da Indústria

A tendência nos LEDs indicadores e de backlight continua fortemente orientada para a miniaturização, maior eficiência e melhor consistência de cor. Encapsulamentos como o 19-219 representam o esforço contínuo para reduzir o tamanho mantendo ou melhorando o desempenho óptico. Além disso, há uma procura contínua por maior fiabilidade sob gamas de temperatura mais amplas e condições ambientais mais severas para cumprir os padrões automóveis e industriais. A mudança para materiais sem chumbo e em conformidade com a RoHS é agora padrão. Desenvolvimentos futuros podem incluir fatores de forma ainda menores, circuitos de driver integrados no encapsulamento e LEDs com temperaturas de cor ajustáveis para aplicações de iluminação inteligente, embora para funções simples de indicador, a tecnologia central de um chip azul + fósforo permaneça dominante devido à sua relação custo-eficácia e fiabilidade.