Ficha Técnica do LED SMD 19-217/GHC-YR1S2/3T - Verde Brilhante - Ângulo de Visão de 120° - 3.3V Típ. - 20mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 19-217/GHC-YR1S2/3T é um LED de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações eletrônicas modernas que exigem tamanho compacto, alta confiabilidade e montagem eficiente. Este componente representa um avanço significativo em relação aos LEDs tradicionais com terminais, permitindo reduções substanciais no espaço da placa, aumento da densidade de componentes e, por fim, contribuindo para a miniaturização do equipamento final. Sua construção leve o torna particularmente adequado para aplicações onde espaço e peso são restrições críticas.

O LED emite uma luz verde brilhante, obtida através de um chip semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) encapsulado em uma resina transparente. Esta combinação proporciona alta intensidade luminosa e excelente pureza de cor. O dispositivo é fornecido em fita padrão da indústria de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, garantindo total compatibilidade com equipamentos automáticos de pick-and-place de alta velocidade utilizados na fabricação eletrônica moderna.

1.1 Vantagens Principais e Conformidade

O produto oferece várias vantagens-chave que se alinham com os padrões contemporâneos de fabricação e ambientais:

• Miniaturização:O pacote SMD é significativamente menor do que as alternativas com terminais, permitindo diretamente projetos de PCB menores e maior densidade de componentes.
• Compatível com Automação:Embalado em fita e bobina, é totalmente compatível com processos de montagem automatizados, reduzindo custos de mão de obra e melhorando a precisão de posicionamento.
• Conformidade Ambiental:O dispositivo é fabricado como um componente sem chumbo (Pb-free). Foi projetado para permanecer em conformidade com a diretiva de Restrição de Substâncias Perigosas (RoHS) da UE.
• REACH e Livre de Halogênios:O produto está em conformidade com o regulamento REACH da UE sobre produtos químicos. Também é classificado como livre de halogênios, com teor de bromo (Br) e cloro (Cl) cada um abaixo de 900 ppm, e seu total combinado abaixo de 1500 ppm.
• Compatibilidade com Processo de Soldagem:É adequado para processos de soldagem por refluxo por infravermelho e fase de vapor, oferecendo flexibilidade na configuração da linha de produção.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta seção fornece uma análise objetiva e detalhada das especificações elétricas, ópticas e térmicas do LED, conforme definido nas tabelas de valores máximos absolutos e características eletro-ópticas.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Não é recomendado operar nestes limites ou além deles.

• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA. Esta é a corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente ao ânodo do LED.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):50 mA. Esta corrente mais alta é permitida apenas em condições pulsadas, especificamente com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma frequência de 1 kHz. Exceder a classificação contínua, mesmo brevemente em operação DC, arrisca uma falha catastrófica.
• Dissipação de Potência (P_d):95 mW. Esta é a potência máxima que o pacote pode dissipar como calor, calculada como Tensão Direta (V_F) multiplicada pela Corrente Direta (I_F). Os projetistas devem garantir que as condições de operação permaneçam dentro deste limite, considerando a temperatura ambiente.
• Descarga Eletrostática (ESD):Modelo do Corpo Humano (HBM) 150V. Esta é uma tolerância ESD relativamente baixa. Procedimentos rigorosos de manuseio ESD (uso de estações de trabalho aterradas, pulseiras, etc.) sãoessenciaisdurante a montagem e o manuseio para evitar danos latentes ou imediatos.
• Faixas de Temperatura:
  • Temperatura de Operação (T_opr): -40°C a +85°C. O dispositivo tem seu funcionamento garantido dentro desta faixa de temperatura ambiente.
  • Temperatura de Armazenamento (T_stg): -40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem (T_sol):
  • Soldagem por Refluxo: Temperatura de pico de 260°C por no máximo 10 segundos.
  • Soldagem Manual: Temperatura da ponta do ferro não superior a 350°C por no máximo 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros, medidos na condição de teste padrão de 25°C de temperatura ambiente e uma corrente direta de 20mA, definem o desempenho do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de um mínimo de 112 mcd a um máximo de 285 mcd. O valor específico é determinado pelo código de classificação (bin) do produto (ver Seção 3). O valor típico não é declarado, implicando uma variação significativa ao longo da produção.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico. Um ângulo de 120° indica um padrão de visão muito amplo, adequado para aplicações que requerem iluminação ampla ou visibilidade de ângulos amplos.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):518 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência está no seu máximo.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 520 nm a 535 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano como a cor da luz. Está intimamente relacionado às coordenadas de cromaticidade e também está sujeito à classificação (binning).
• Largura de Banda Espectral (Δλ):35 nm (típico). Esta é a largura do espectro emitido na metade da intensidade máxima (Largura Total à Meia Altura - FWHM). Um valor de 35nm é característico de uma cor verde relativamente pura de um chip InGaN.
• Tensão Direta (V_F):Varia de 2.7V (mín.) a 3.7V (máx.), com um valor típico de 3.3V em I_F=20mA. Este parâmetro é crucial para o projeto do circuito, particularmente para calcular o valor do resistor limitador de corrente: R = (V_fonte- V_F) / I_F.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 50 μA quando uma tensão reversa (V_R) de 5V é aplicada. Os LEDs não são projetados para serem polarizados reversamente, e este parâmetro indica o nível de fuga sob tal condição.

Nota Crítica sobre Tolerâncias:A ficha técnica especifica uma tolerância de intensidade luminosa de ±11% e uma tolerância de comprimento de onda dominante de ±1nm. Estas são variações inerentes à fabricação que são gerenciadas através do sistema de classificação (binning) descrito a seguir.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

Para gerenciar as variações naturais na fabricação de semicondutores, os LEDs são classificados (binned) com base em parâmetros-chave de desempenho. Isso permite que os projetistas selecionem peças que atendam a requisitos específicos de aplicação para brilho e cor.

3.1 Classificação por Intensidade Luminosa

O LED é categorizado em quatro classificações distintas com base em sua intensidade luminosa medida a 20mA. O código de classificação faz parte do código de pedido do produto (por exemplo, S2 em GHC-YR1S2/3T).

• Classificação R1:112 mcd (Mín.) a 140 mcd (Máx.)
• Classificação R2:140 mcd a 180 mcd
• Classificação S1:180 mcd a 225 mcd
• Classificação S2:225 mcd a 285 mcd

Selecionar uma classificação mais alta (por exemplo, S2) garante um LED mais brilhante, o que pode ser necessário para aplicações em condições de alta luz ambiente ou onde a visibilidade máxima é crítica.

3.2 Classificação por Comprimento de Onda Dominante

A cor (matiz) da luz verde é controlada pela classificação do comprimento de onda dominante. Isso garante a consistência de cor dentro de um lote de LEDs.

• Classificação X:520 nm (Mín.) a 525 nm (Máx.) – Um comprimento de onda mais verde, ligeiramente mais curto.
• Classificação Y:525 nm a 530 nm
• Classificação Z:530 nm a 535 nm – Um verde ligeiramente mais amarelado, comprimento de onda mais longo.

A classificação específica (por exemplo, Y em GHC-YR1S2/3T) deve ser especificada quando a correspondência de cor entre vários LEDs é importante para a estética ou requisitos funcionais da aplicação.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características típicas que ilustram como o desempenho do LED muda com as condições de operação. Compreender isso é fundamental para um projeto robusto.

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:Esta curva mostra que a saída de luz é aproximadamente proporcional à corrente direta na faixa de operação típica. No entanto, acionar o LED acima de sua corrente nominal leva à geração de calor super-linear e queda de eficiência, reduzindo a vida útil.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:A saída de luz de um LED diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta curva quantifica essa redução. Para aplicações de alta confiabilidade ou aquelas que operam em ambientes quentes, o gerenciamento térmico (área de cobre adequada na PCB, possível dissipador de calor) é necessário para manter o brilho.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Esta é a curva IV do diodo. É não linear, mostrando a relação exponencial típica. A tensão sobe abruptamente uma vez que o limiar de ativação é ultrapassado. A V_Fespecificada a 20mA é o ponto de operação nesta curva.
• Distribuição Espectral:Embora não seja um gráfico detalhado, o comprimento de onda de pico (518nm) e a largura de banda (35nm) definem uma curva aproximadamente gaussiana centrada na luz verde.
• Padrão de Radiação:O diagrama polar confirma o ângulo de visão de 120°, mostrando uma distribuição semelhante à de Lambert, onde a intensidade é mais alta a 0° (perpendicular à face do LED) e diminui simetricamente para os lados.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote

O LED apresenta um pacote SMD padrão. O desenho dimensional fornece medidas críticas para o projeto do padrão de solda (footprint) da PCB, incluindo comprimento, largura, altura do corpo e a localização e tamanho das pastilhas de solda. A adesão a estas dimensões é necessária para soldagem confiável e alinhamento adequado durante a montagem automatizada. Todas as tolerâncias não especificadas são ±0,1mm.

5.2 Identificação da Polaridade

O cátodo é tipicamente marcado no dispositivo, muitas vezes por um ponto verde, um entalhe no pacote ou uma pastilha de formato diferente. O footprint da PCB deve incluir um marcador de polaridade correspondente (como um contorno em serigrafia ou um ponto) para evitar a colocação incorreta. Conectar o LED em polarização reversa, embora limitado a 5V conforme a especificação I_R, deve ser evitado no projeto do circuito.

6. Guia de Soldagem e Montagem

O manuseio e soldagem adequados são críticos para alcançar a confiabilidade prometida pelas especificações do componente.

6.1 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os LEDs são embalados em um saco resistente à umidade com dessecante para evitar a absorção de umidade atmosférica.

• Não abrao saco à prova de umidade até que os componentes estejam prontos para uso na linha de produção.
• Após a abertura, os LEDs não utilizados devem ser armazenados em um ambiente de 30°C ou menos e 60% de umidade relativa ou menos.
• A"vida útil no chão de fábrica"após a abertura do saco é de 168 horas (7 dias). Se não forem utilizados dentro deste prazo, devem ser reaquecidos de acordo com o perfil especificado (tipicamente 125°C por 24 horas) e reembalados com dessecante novo.
• Se o indicador de dessecante mudou de cor (por exemplo, de azul para rosa), é necessário reaquecimento antes do uso.

6.2 Perfil de Soldagem por Refluxo

O perfil de refluxo sem chumbo recomendado é crucial para formar juntas de solda confiáveis sem danificar o LED.

• Pré-aquecimento:Rampa do ambiente para 150-200°C ao longo de 60-120 segundos. Este aquecimento gradual minimiza o choque térmico.
• Estabilização/Pré-refluxo:Mantenha entre 150-200°C. Isso permite que a PCB e os componentes se equalizem termicamente e ativa o fluxo.
• Refluxo:Rampa rápida (máx. 6°C/seg) para a zona de refluxo. A temperatura de pico deve atingir acima de 217°C (o ponto de fusão da solda sem chumbo típica) por 60-150 segundos. Opico máximo absolutoé 260°C, e o tempo acima de 255°C não deve exceder 30 segundos. O tempo no pico real (por exemplo, 260°C) não deve exceder 10 segundos.
• Resfriamento:Resfriamento controlado a uma taxa máxima de 3°C/seg para minimizar o estresse nas juntas de solda.

Restrições Críticas:

1. O refluxo não deve ser realizado mais de duas vezes.Um terceiro ciclo de refluxo arrisca danificar as ligações internas do fio do LED ou o encapsulante epóxi.
2. Evite estresse mecânico no LED durante as fases de aquecimento e resfriamento da soldagem.
3. Não deforme ou dobre a PCB após a soldagem, pois isso pode rachar as juntas de solda ou o próprio LED.

6.3 Soldagem Manual e Retrabalho

A soldagem manual é permitida, mas carrega um risco maior.

• Use um ferro de soldar com controle de temperatura ajustado para no máximo 350°C.
• Aplique calor em cada terminal por no máximo 3 segundos.
• Use um ferro com potência nominal de 25W ou menos para evitar transferência excessiva de calor.
• Permita um intervalo de resfriamento de pelo menos 2 segundos entre a soldagem de cada terminal.
• Reparo/Retrabalho é fortemente desencorajado.Se for absolutamente inevitável, use um ferro de soldar especializado de dupla cabeça projetado para componentes SMD para aquecer simultaneamente ambos os terminais e levantar a peça sem torcer. Sempre verifique se as características do LED não foram degradadas após o retrabalho.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

O produto é fornecido para montagem automatizada:

• Fita Porta-Componentes:Fita de 8mm de largura.
• Bobina:Bobina de diâmetro de 7 polegadas (178mm).
• Quantidade por Bobina:3000 peças.

Desenhos dimensionais detalhados para os compartimentos da fita porta-componentes e da bobina são fornecidos para garantir compatibilidade com os mecanismos alimentadores das máquinas de colocação.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém vários identificadores-chave:

• P/N:O número do produto do fabricante (por exemplo, 19-217/GHC-YR1S2/3T).
• CAT:Classificação de Intensidade Luminosa (o código de classificação, por exemplo, S2).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidade e Classificação de Comprimento de Onda Dominante (a classificação de cor, por exemplo, Y).
• REF:Classificação de Tensão Direta.
• LOT No:Número de lote para rastreabilidade.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Com base em seu amplo ângulo de visão, cor verde e formato SMD, este LED é bem adequado para:

• Retroiluminação:Iluminação de símbolos, ícones ou painéis em painéis de instrumentos, painéis de controle, interruptores e teclados.
• Indicadores de Status:Indicadores de energia, atividade ou modo em equipamentos de telecomunicações (telefones, máquinas de fax), eletrônicos de consumo e periféricos de computador.
• Retroiluminação de LCD:Como uma fonte de luz discreta para LCDs de painel plano pequenos onde a iluminação lateral é empregada.
• Indicação de Uso Geral:Qualquer aplicação que requeira uma luz indicadora verde brilhante, confiável e compacta.

8.2 Considerações Críticas de Projeto

1. Limitação de Corrente é Obrigatória:Um LED é um dispositivo acionado por corrente.Você deve usar um resistor limitador de corrente em série.A tensão direta tem uma faixa (2.7V-3.7V). Um ligeiro aumento na tensão da fonte acima de V_Fpode causar um grande aumento na corrente, potencialmente destrutivo, se não for limitado por um resistor. Calcule o valor do resistor usando o V_Fmáximo da ficha técnica para garantir operação segura em todas as condições: R_min= (V_fonte- V_{F_max}) / I_{F_desejada}.
2. Gerenciamento Térmico:Embora a dissipação de potência seja baixa (95mW máx.), operar em altas temperaturas ambientes ou altas correntes reduzirá a saída de luz e a vida útil. Forneça área de cobre adequada na PCB conectada às pastilhas térmicas do LED (se houver) ou aos traços do cátodo/ânodo para atuar como um dissipador de calor.
3. Proteção ESD:Implemente proteção ESD nas linhas de entrada se o LED estiver conectado a portas acessíveis ao usuário (como botões ou conectores). Sempre siga os procedimentos de manuseio seguros contra ESD durante a montagem.

9. Restrições de Aplicação e Nota de Confiabilidade

A ficha técnica inclui um aviso crítico sobre aplicações de alta confiabilidade. Este LED é projetado e especificado para uso comercial e industrial geral. Pode não ser adequado para aplicações onde a falha poderia levar a ferimentos graves, perda de vida ou danos significativos à propriedade sem qualificação adicional e possivelmente uma variante de produto diferente projetada para tais ambientes.

Exemplos de tais aplicações restritas incluem:

• Sistemas militares e aeroespaciais (especialmente críticos para voo).
• Sistemas de segurança automotiva (por exemplo, indicadores de airbag, luzes de freio).
• Equipamentos médicos de suporte à vida ou diagnóstico crítico.

Para estas aplicações, é imperativo consultar o fabricante do componente para discutir requisitos específicos, possíveis reduções de classificação e a disponibilidade de produtos qualificados para padrões de confiabilidade mais altos (como AEC-Q100 para automotivo). Esta ficha técnica garante o desempenho apenas dentro das especificações declaradas e não para uso além delas ou em condições não especificadas.

10. FAQ Baseado em Parâmetros Técnicos

P: Qual valor de resistor devo usar com uma fonte de 5V?

R: Usando o pior caso de V_Fmáxima de 3.7V e uma I_Fdesejada de 20mA: R = (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 ohms. O valor padrão mais próximo é 68 ohms. A potência nominal do resistor é (5V-3.3V)^2 / 68Ω ≈ 0.042W, então um resistor padrão de 1/8W (0.125W) é suficiente.

P: Posso acionar este LED a 30mA para mais brilho?

R: Não. O Valor Máximo Absoluto para corrente direta contínua é 25mA. Operar a 30mA excede esta classificação, o que reduzirá significativamente a vida útil do LED e pode causar falha imediata devido ao superaquecimento. Sempre opere dentro dos limites especificados.

P: O LED está mais fraco no meu produto final do que em uma amostra. Por quê?

R> Causas comuns são: 1) Operar em uma temperatura ambiente mais alta que 25°C, causando queda de intensidade. 2) Usar um valor de resistor que resulta em uma corrente direta real mais baixa. 3) Queda de tensão nas linhas de alimentação. 4) Selecionar um LED de uma classificação de intensidade luminosa mais baixa (por exemplo, R1 em vez de S2).

P: Como garantir uma cor verde consistente em várias unidades no meu produto?

R> Você deve especificar e pedir LEDs da mesma classificação de Comprimento de Onda Dominante (por exemplo, todos da Classificação Y). Misturar classificações (X, Y, Z) resultará em diferenças de cor visíveis entre os LEDs.

11. Exemplo de Estudo de Caso de Projeto

Cenário:Projetando um painel de indicadores de status para um roteador de rede. O painel tem 10 indicadores verdes idênticos de "Link Ativo".

Escolhas de Projeto:

1. Consistência de Brilho:Para garantir que todos os 10 indicadores pareçam igualmente brilhantes, o projetista especifica a classificação de intensidade luminosa mais alta disponível (S2: 225-285 mcd) na ordem de compra.
2. Consistência de Cor:Para evitar que um indicador pareça ligeiramente mais amarelo ou verde-azulado que outro, o projetista também especifica uma única classificação de comprimento de onda dominante (por exemplo, Classificação Y).
3. Projeto do Circuito:A fonte de lógica interna do roteador é de 3.3V. Usando a V_Ftípica de 3.3V, a queda de tensão em um resistor limitador de corrente seria quase zero. Portanto, um driver de LED de corrente constante é escolhido em vez de um simples resistor para garantir brilho estável independentemente da variação de V_Fe para melhorar a eficiência. O driver é configurado para fornecer 20mA.
4. Layout da PCB:O footprint da PCB é projetado exatamente de acordo com o desenho dimensional do pacote. Cobre adicional é conectado às pastilhas de solda do LED nas camadas internas para auxiliar na dissipação de calor, pois o gabinete do roteador pode aquecer.
5. Montagem:Os LEDs são pedidos em fita e bobina de 8mm. A equipe de fabricação segue o perfil de refluxo especificado com precisão, garantindo que a temperatura de pico não exceda 260°C. Os dispositivos sensíveis à umidade são reaquecidos antes do uso porque o processo de montagem da PCB envolve múltiplas passagens.

Esta abordagem sistemática, baseada em uma compreensão completa da ficha técnica, resulta em um produto confiável e de aparência profissional com desempenho uniforme dos indicadores.