Ficha Técnica do LED SMD 19-213/GHC-YR1S2/3T - Verde Brilhante - 3.5V - 25mA - Ângulo de Visão de 120° - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 19-213/GHC-YR1S2/3T é um LED de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações eletrónicas modernas e compactas. Representa um avanço significativo em relação aos componentes tradicionais do tipo "lead-frame", permitindo reduções substanciais no tamanho da placa, aumento da densidade de componentes e minimização dos requisitos de armazenamento. Isto contribui, em última análise, para o desenvolvimento de equipamentos finais mais pequenos e eficientes.

A sua construção leve torna-o particularmente adequado para aplicações miniaturas e com espaço limitado, onde o peso e o tamanho são fatores críticos. O dispositivo é do tipo monocromático, emitindo uma luz verde brilhante, e é construído com materiais sem chumbo, garantindo conformidade com as regulamentações ambientais e de segurança contemporâneas.

1.1 Vantagens Principais e Conformidade

As principais vantagens deste LED derivam da sua embalagem SMD e composição material.

• Miniaturização:A pegada significativamente menor em comparação com LEDs de orifício passante permite uma maior densidade de componentes nas placas de circuito impresso (PCBs).
• Compatibilidade com Automação:Embalado em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, é totalmente compatível com equipamentos automáticos de pick-and-place de alta velocidade, otimizando o processo de fabrico.
• Soldadura Robusta:Compatível com processos de soldadura por refluxo por infravermelhos e fase de vapor, oferecendo flexibilidade nas linhas de montagem.
• Conformidade Ambiental:O produto é sem chumbo e projetado para permanecer dentro das especificações compatíveis com a RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas). Também cumpre os regulamentos REACH da UE e é livre de halogéneos, com conteúdo de Bromo (Br) e Cloro (Cl) cada um abaixo de 900 ppm e a sua soma abaixo de 1500 ppm.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada das especificações elétricas, óticas e térmicas do LED, conforme definido nas tabelas de Classificações Absolutas Máximas e Características Eletro-Óticas.

2.1 Classificações Absolutas Máximas

Estas classificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação nestes limites ou perto deles não é recomendada para um desempenho fiável.

• Tensão Reversa (V_R):5V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta (I_F):25mA (contínua). Esta é a corrente DC máxima recomendada para operação normal.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):50mA (a 1/10 do ciclo de trabalho, 1kHz). Esta classificação permite operação em pulso curto, mas deve aderir estritamente ao ciclo de trabalho para evitar sobreaquecimento.
• Dissipação de Potência (P_d):95mW. Esta é a potência máxima que o encapsulamento pode dissipar a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C. É necessário derating a temperaturas mais elevadas.
• Descarga Eletrostática (ESD):150V (Modelo do Corpo Humano). Procedimentos adequados de manuseamento ESD são essenciais durante a montagem e manuseamento.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. O dispositivo é classificado para aplicações na gama de temperatura industrial.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (T_sol):O dispositivo pode suportar soldadura por refluxo com uma temperatura de pico de 260°C por até 10 segundos, ou soldadura manual a 350°C por até 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Óticas

Medidas a T_a=25°C e I_F=20mA, estes parâmetros definem o desempenho do dispositivo em condições de teste padrão.

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de um mínimo de 112.0 mcd a um máximo de 285.0 mcd. O valor real é classificado em bins (ver Secção 3). A tolerância é de ±11%.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus (típico). Este amplo ângulo de visão torna o LED adequado para aplicações que requerem iluminação ampla ou visibilidade de múltiplos ângulos.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):518 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a emissão espectral é mais forte.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 520.0 nm a 535.0 nm. Esta é a cor percebida da luz e também é classificada em bins. A tolerância é de ±1 nm.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):35 nm (típico). Isto indica a dispersão do espectro emitido em torno do comprimento de onda de pico.
• Tensão Direta (V_F):3.5V (típico), com um máximo de 4.0V a I_F=20mA. Tolerância de ±0.1V. Este parâmetro é crucial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 50 μA a V_R=5V. É crítico notar que o dispositivo não foi projetado para operar em polarização reversa; esta condição de teste é apenas para caracterização.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em quatro bins (R1, R2, S1, S2) com base na sua intensidade luminosa medida a I_F=20mA.

• Bin R1:112.0 – 140.0 mcd
• Bin R2:140.0 – 180.0 mcd
• Bin S1:180.0 – 225.0 mcd
• Bin S2:225.0 – 285.0 mcd

Selecionar o bin apropriado é essencial para aplicações que requerem brilho uniforme em múltiplos LEDs.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Os LEDs também são classificados por comprimento de onda dominante para controlar a variação de cor. São definidos três bins (X, Y, Z).

• Bin X:520.0 – 525.0 nm
• Bin Y:525.0 – 530.0 nm
• Bin Z:530.0 – 535.0 nm

Para aplicações onde a correspondência de cor precisa é crítica (ex.: indicadores de estado, matrizes de retroiluminação), especificar um bin de comprimento de onda apertado é necessário.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece curvas características típicas que ilustram como o desempenho do LED varia com as condições de operação. Estas são essenciais para um projeto de circuito robusto.

4.1 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva mostra a redução da saída de luz à medida que a temperatura ambiente aumenta. Como todos os LEDs, a eficiência luminosa diminui com o aumento da temperatura da junção. Os projetistas devem considerar este derating térmico, especialmente em ambientes de alta temperatura ou aplicações de alta corrente, para garantir que o brilho desejado seja mantido.

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

A curva I-V demonstra a relação exponencial entre corrente e tensão no estado de polarização direta do LED. A tensão direta típica (V_F) de 3.5V a 20mA é um ponto de projeto chave. Um pequeno aumento na tensão pode levar a um grande e potencialmente danoso aumento na corrente, sublinhando a necessidade absoluta de usar um resistor limitador de corrente ou um driver de corrente constante.

4.3 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva mostra que a saída de luz aumenta com a corrente, mas não necessariamente de forma linear em toda a gama. Também tende a saturar a correntes mais elevadas devido a efeitos térmicos e de eficiência. Operar perto da corrente máxima nominal (25mA) pode fornecer maior brilho, mas também gerará mais calor e reduzirá a fiabilidade a longo prazo.

4.4 Padrão de Radiação

O diagrama de radiação confirma visualmente o ângulo de visão de 120 graus. A intensidade é tipicamente mais alta a 0 graus (perpendicular à superfície do LED) e diminui em direção às bordas do cone de visão. Este padrão é importante para projetar guias de luz, lentes ou determinar o posicionamento ideal para indicadores.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED apresenta um encapsulamento SMD padrão. O desenho dimensional fornece medidas críticas para o projeto do padrão de solda na PCB, incluindo tamanho dos terminais, espaçamento e altura do componente. Todas as tolerâncias não especificadas são de ±0.1mm. A adesão precisa a estas dimensões no layout da PCB é vital para uma soldadura fiável e estabilidade mecânica.

5.2 Identificação de Polaridade

O cátodo é tipicamente marcado no dispositivo, muitas vezes por um entalhe, um ponto verde ou um tamanho de terminal diferente. A polaridade correta deve ser observada durante a colocação para garantir o funcionamento adequado do circuito.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

O manuseamento e soldadura adequados são críticos para o rendimento e fiabilidade a longo prazo.

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

É especificado um perfil de refluxo sem chumbo:

• Pré-aquecimento:150–200°C por 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:Máximo 6°C/seg.
• Tempo Acima de 255°C:Máximo 30 segundos.
• Taxa de Arrefecimento:Máximo 3°C/seg.

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

6.2 Soldadura Manual

Se a soldadura manual for inevitável:

• Use um ferro de soldar com temperatura da ponta abaixo de 350°C.
• Limite o tempo de contacto a 3 segundos por terminal.
• Use um ferro com potência nominal abaixo de 25W.
• Permita um intervalo mínimo de 2 segundos entre soldar cada terminal.

A soldadura manual apresenta um risco maior de dano térmico.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

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

• Não abra o saco até estar pronto para usar.
• Após a abertura, os LEDs não utilizados devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de HR.
• A "vida útil no chão de fábrica" após a abertura do saco é de 168 horas (7 dias).
• Se excedido, ou se o dessecante indicar saturação, é necessário um processo de "bake-out" a 60±5°C durante 24 horas antes do refluxo para evitar "popcorning" (fissuração do encapsulamento devido à humidade vaporizada).

7. Informações de Embalagem e Encomenda

7.1 Especificações da Bobina e Fita

O dispositivo é fornecido em fita transportadora relevada:

• Largura da Fita Transportadora: 8mm.
• Diâmetro da Bobina:7 polegadas.
• Quantidade por Bobina:3000 peças.

São fornecidas dimensões detalhadas da bobina e da fita transportadora para compatibilidade com alimentadores automáticos.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém vários identificadores-chave:

• P/N:Número do Produto (ex.: 19-213/GHC-YR1S2/3T).
• QTY:Quantidade de Embalagem.
• CAT:Classificação de Intensidade Luminosa (Código do bin: R1, R2, S1, S2).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidade & Classificação de Comprimento de Onda Dominante (Código do bin: X, Y, Z).
• REF:Classificação de Tensão Direta.
• LOT No:Número de lote de fabrico rastreável.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Com base na sua cor verde brilhante, amplo ângulo de visão e fator de forma SMD, este LED é bem adequado para:

• Retroiluminação:Iluminação de painéis de instrumentos, retroiluminação de interruptores e retroiluminação plana para LCDs e símbolos.
• Indicadores de Estado:Em equipamentos de telecomunicações (telefones, máquinas de fax), eletrónica de consumo e painéis de controlo industrial.
• Indicação de Uso Geral:Qualquer aplicação que requeira um sinal visual verde, brilhante e compacto.

8.2 Considerações Críticas de Projeto

• Limitação de Corrente é Obrigatória:Use sempre um resistor em série ou um driver de corrente constante. A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo e uma tolerância de produção, tornando a ligação direta a uma fonte de tensão insegura.
• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garantir uma área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas sob o terminal térmico (se presente) ajuda a manter uma temperatura de junção mais baixa, preservando o brilho e a vida útil.
• Proteção ESD:Implemente proteção ESD nas linhas de sinal se o LED estiver num local acessível ao utilizador, e siga procedimentos de manuseamento seguros contra ESD durante a montagem.
• Projeto Ótico:O ângulo de visão de 120° fornece uma cobertura ampla. Para luz focada, pode ser necessária uma lente externa ou guia de luz.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs de orifício passante mais antigos, este dispositivo SMD oferece vantagens claras:

• Tamanho & Densidade:Drasticamente menor, permitindo eletrónicos modernos miniaturizados.
• Eficiência de Fabrico:A embalagem em fita e bobina permite montagem totalmente automatizada e de alta velocidade.
• Desempenho:Tipicamente oferece melhor consistência de brilho e ângulos de visão mais amplos do que muitos equivalentes com terminais radiais.
• Fiabilidade:A construção SMD geralmente fornece melhor resistência a vibrações e choques mecânicos.

A sua combinação específica de cor verde brilhante (usando material InGaN), ângulo de visão de 120° e pegada SMD padrão diferencia-o dentro da ampla categoria de LEDs SMD verdes.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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

A característica I-V do LED é exponencial. Um pequeno aumento na tensão de alimentação ou uma diminuição na tensão direta do LED (devido ao aumento da temperatura) pode causar um grande e descontrolado surto de corrente, excedendo rapidamente a Classificação Absoluta Máxima e destruindo o dispositivo. Um resistor define uma corrente de operação segura e definida.

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

Sim, mas deve usar um resistor em série. Com uma V_Ftípica de 3.5V a 20mA, a queda de tensão no resistor seria de 1.5V (5V - 3.5V). Usando a Lei de Ohm (R = V/I), o valor do resistor necessário seria 1.5V / 0.020A = 75 Ohms. Um resistor padrão de 75Ω ou 82Ω seria apropriado, mas a potência nominal do resistor (P = I²R) também deve ser verificada.

10.3 O que significam os códigos de bin (R1, S2, X, Y) para o meu projeto?

Se o seu projeto usa múltiplos LEDs e requer uma aparência uniforme, deve especificar os mesmos códigos de bin de intensidade e comprimento de onda para todas as unidades. Misturar bins pode resultar em brilhos ou tonalidades de cor visivelmente diferentes entre LEDs adjacentes. Para aplicações com um único LED ou onde a variação é aceitável, pode ser usada uma seleção de bin mais ampla.

10.4 Como a temperatura afeta o desempenho?

À medida que a temperatura ambiente aumenta:

• A Intensidade Luminosa Diminui:A saída de luz diminui (ver curva de derating).
• A Tensão Direta Diminui:A V_Ftem um coeficiente de temperatura negativo (~ -2mV/°C para InGaN). Isto pode fazer com que a corrente aumente num circuito simples limitado por resistor se não for considerado.
• O Comprimento de Onda Desliza Ligeiramente:O comprimento de onda dominante pode deslocar-se, geralmente para comprimentos de onda mais longos (desvio para o vermelho).

Projetos para ambientes de alta temperatura devem usar drivers de corrente constante e considerar o derating térmico nos cálculos de brilho.

11. Caso Prático de Projeto e Utilização

Cenário: Projetar um painel de indicadores de estado com múltiplos LEDs.

1. Requisitos:10 LEDs verdes uniformemente brilhantes indicando diferentes estados do sistema num painel frontal.
2. Seleção:Especificar o LED 19-213. Para garantir uniformidade, encomendar todas as unidades do mesmo bin de intensidade luminosa (ex.: S1) e do mesmo bin de comprimento de onda dominante (ex.: Y).
3. Projeto do Circuito:Usar uma linha de 5V. Calcular o resistor em série: R = (5V - 3.5V) / 0.020A = 75Ω. Potência do resistor: P = (0.020A)² * 75Ω = 0.03W, portanto um resistor padrão de 1/10W (0.1W) é suficiente. Colocar um resistor por LED para controlo individual.
4. Layout da PCB:Seguir o padrão de solda recomendado das dimensões do encapsulamento. Garantir espaçamento adequado entre LEDs para a estética desejada.
5. Montagem:Usar o perfil de refluxo especificado. Manter os dispositivos sensíveis à humidade em sacos selados até ao momento de uso na linha de montagem.
6. Resultado:Um painel de indicadores fiável e de aparência consistente, com brilho e cor controlados.

12. Introdução ao Princípio

Este LED é baseado numa estrutura de díodo semicondutor. A região ativa é composta por Nitreto de Gálio e Índio (InGaN), um material semicondutor de banda proibida direta. Quando uma tensão direta é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Num material de banda proibida direta como o InGaN, este evento de recombinação liberta energia principalmente na forma de fotões (luz), um processo chamado eletroluminescência. A composição específica da liga InGaN determina a energia da banda proibida, que por sua vez dita o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, verde brilhante (~518-535 nm). O encapsulante de resina epóxi protege o chip semicondutor, atua como uma lente para moldar a saída de luz (contribuindo para o ângulo de visão de 120°), e pode conter fósforos ou corantes, embora para este tipo monocromático, seja transparente.

13. Tendências de Desenvolvimento

A evolução dos LEDs SMD como o 19-213 segue várias tendências claras da indústria:

• Aumento da Eficiência:Melhorias contínuas na ciência dos materiais e no design do chip visam produzir mais lúmens por watt (maior eficácia), reduzindo o consumo de energia para uma determinada saída de luz.
• Miniaturização:A busca por encapsulamentos mais pequenos (ex.: tamanhos métricos 0402, 0201) continua a permitir dispositivos eletrónicos cada vez mais compactos.
• Melhoria da Consistência de Cor:Avanços no crescimento epitaxial e processos de binning levam a tolerâncias mais apertadas em comprimento de onda e intensidade, reduzindo a necessidade de seleção de bin rigorosa em algumas aplicações.
• Maior Fiabilidade & Capacidade de Potência:Melhorias nos materiais do encapsulamento, vias térmicas e design das juntas de soldadura permitem correntes de acionamento máximas e dissipação de potência mais elevadas em encapsulamentos de tamanho similar.
• Ampliação da Conformidade Ambiental:A mudança para materiais livres de halogéneos, com baixo teor de COV (Compostos Orgânicos Voláteis) e totalmente recicláveis está alinhada com as iniciativas globais de sustentabilidade.

Estas tendências focam-se em fornecer mais desempenho, fiabilidade e respeito pelo ambiente a partir de componentes cada vez mais pequenos e económicos.