Ficha Técnica LED SMD 19-213 - Verde Brilhante - Ângulo de Visão de 120° - 2.7-3.2V - 25mA - Resina Transparente - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 19-213 é um LED de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações eletrónicas modernas e compactas. Ele utiliza a tecnologia de chip InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para produzir uma saída de luz verde brilhante. A principal vantagem deste componente é o seu tamanho miniatura, o que permite reduções significativas na área ocupada na PCB (Placa de Circuito Impresso), permite maior densidade de componentes e contribui para a miniaturização geral do equipamento do utilizador final. A sua construção leve torna-o ainda uma escolha ideal para aplicações onde o espaço e o peso são restrições críticas.

O LED é embalado em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, tornando-o totalmente compatível com equipamentos automáticos de montagem pick-and-place de alta velocidade. Esta compatibilidade agiliza o processo de fabricação para produção em volume.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As vantagens principais do LED SMD 19-213 derivam do seu fator de forma SMD e da conformidade dos materiais. A eliminação dos terminais tradicionais resulta numa ligação mais robusta à PCB e melhor desempenho em ambientes de alta vibração. O produto é classificado como livre de chumbo, está em conformidade com a diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas) da UE e adere aos regulamentos REACH (Registo, Avaliação, Autorização e Restrição de Produtos Químicos). É também livre de halogéneos, com o conteúdo de Bromo (Br) e Cloro (Cl) cada um abaixo de 900 ppm e o total combinado abaixo de 1500 ppm, tornando-o adequado para projetos com consciência ambiental.

As aplicações-alvo são diversas, focando-se em funções de indicador e retroiluminação. Os mercados-chave incluem interiores automóveis (ex.: retroiluminação de painel de instrumentos e interruptores), equipamentos de telecomunicações (ex.: luzes indicadoras em telefones e faxes) e eletrónica de consumo (ex.: retroiluminação plana para LCDs, interruptores e símbolos). A sua natureza de uso geral também o torna adequado para uma vasta gama de outras aplicações de indicador.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação detalhada e objetiva dos principais parâmetros elétricos, ópticos e térmicos definidos na ficha técnica. Compreender estes limites e valores típicos é crucial para um projeto de circuito confiável.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os Valores Máximos Absolutos definem os limites de tensão além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estas não são condições para operação normal.

• Tensão Reversa (VR): 5V- Aplicar uma tensão de polarização reversa superior a 5V pode causar ruptura imediata da junção. A ficha técnica nota explicitamente que o dispositivo não foi projetado para operação reversa; esta classificação é principalmente para a condição de teste IR.
• Corrente Direta (IF): 25mA- A corrente contínua máxima que pode fluir através do LED. Exceder este valor gerará calor excessivo, levando à depreciação acelerada do lúmen ou a falha catastrófica.
• Corrente Direta de Pico (IFP): 100mA- Esta é a corrente pulsada máxima permitida, especificada com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma frequência de 1kHz. Permite breves períodos de maior brilho, mas deve ser usada com controlo de temporização cuidadoso.
• Dissipação de Potência (Pd): 95mW- A potência máxima que o pacote pode dissipar como calor, calculada como VF * IF. Operar perto deste limite requer um gerenciamento térmico cuidadoso da PCB.
• Descarga Eletrostática (ESD): 150V (HBM)- Esta classificação do Modelo do Corpo Humano indica um nível moderado de sensibilidade à ESD. Procedimentos adequados de manuseio de ESD durante a montagem e manuseio são obrigatórios para prevenir falhas latentes ou imediatas.
• Temperatura de Operação (Topr): -40°C a +85°C- A faixa de temperatura ambiente na qual o dispositivo tem garantia de funcionar dentro das suas especificações publicadas.
• Temperatura de Armazenamento (Tstg): -40°C a +90°C- A faixa de temperatura para armazenamento sem operação.
• Temperatura de Soldagem (Tsol): Especifica dois perfis: Soldagem por refluxo (pico de 260°C por até 10 segundos) e Soldagem manual (ponta do ferro a 350°C por até 3 segundos por terminal).

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos numa condição de teste padrão de Ta=25°C e IF=5mA, salvo indicação em contrário. Eles definem o desempenho óptico do LED.

• Intensidade Luminosa (Iv): 45 - 112 mcd (Mín - Máx)- O brilho percebido do LED medido em milicandelas. A ampla faixa indica que é usado um sistema de binning (detalhado na Secção 3). O valor típico não é declarado, situando-se algures dentro desta faixa.
• Ângulo de Visão (2θ1/2): 120° (Típico)- A amplitude angular na qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico. Este é um ângulo de visão muito amplo, ideal para aplicações que requerem visibilidade a partir de posições fora do eixo.
• Comprimento de Onda de Pico (λp): 518 nm (Típico)- O comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência da luz emitida está no seu máximo.
• Comprimento de Onda Dominante (λd): 520 - 535 nm- O comprimento de onda único da luz monocromática que evocaria a mesma cor percebida que a saída do LED. Este é o parâmetro-chave para especificação de cor e também é sujeito a binning.
• Largura de Banda Espectral (Δλ): 35 nm (Típico)- A largura do espectro emitido, medida a metade da potência máxima (Largura Total à Meia Altura - FWHM). Um valor de 35nm é característico dos LEDs verdes InGaN.
• Tensão Direta (VF): 2.70 - 3.20 V- A queda de tensão no LED quando alimentado com a corrente de teste de 5mA. Esta faixa também está sujeita a binning. A tolerância para este parâmetro é de ±0.05V em relação ao valor do bin.
• Corrente Reversa (IR): 50 μA (Máx)- A corrente de fuga máxima quando a tensão reversa especificada (5V) é aplicada.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins de desempenho. O 19-213 usa três parâmetros de binning independentes.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são classificados em quatro bins (P1, P2, Q1, Q2) com base na sua intensidade luminosa medida a IF=5mA. Os bins têm as seguintes faixas: P1 (45.0-57.0 mcd), P2 (57.0-72.0 mcd), Q1 (72.0-90.0 mcd) e Q2 (90.0-112.0 mcd). Aplica-se uma tolerância de ±11% ao valor do bin. Os projetistas devem selecionar o bin apropriado para atender ao nível de brilho exigido pela sua aplicação.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A consistência de cor é gerida através da classificação do comprimento de onda dominante em três grupos: X (520-525 nm), Y (525-530 nm) e Z (530-535 nm). Aplica-se uma tolerância de ±1nm. Isto garante que todos os LEDs num determinado lote produzam um tom de verde muito semelhante.

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em cinco grupos com passos de 0.1V: 29 (2.70-2.80V), 30 (2.80-2.90V), 31 (2.90-3.00V), 32 (3.00-3.10V) e 33 (3.10-3.20V). A tolerância é de ±0.05V. Conhecer o bin de VF pode ajudar a projetar circuitos limitadores de corrente mais precisos, especialmente ao alimentar múltiplos LEDs em série.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui várias curvas características típicas que são essenciais para compreender o comportamento do LED em condições não padrão.

4.1 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva mostra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta. Como todos os LEDs, o 19-213 sofre depreciação do lúmen com o aumento da temperatura. Os projetistas devem considerar esta derivação térmica em aplicações onde o LED ou o seu ambiente podem aquecer, para garantir que o brilho suficiente seja mantido na temperatura máxima de operação.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Este gráfico ilustra a relação não linear entre a corrente de acionamento e a saída de luz. Embora o aumento da corrente aumente o brilho, a eficiência (lúmens por watt) tipicamente diminui a correntes mais altas devido ao aumento da geração de calor. Também mostra que a saída de luz satura à medida que a corrente se aproxima da classificação máxima.

4.3 Tensão Direta vs. Corrente Direta (Curva IV)

A curva IV é fundamental para o projeto de circuitos. Ela mostra a relação exponencial entre tensão e corrente num díodo. O "joelho" da curva, em torno da tensão direta típica, é onde o LED começa a emitir luz significativamente. Esta curva é crucial para selecionar o método de limitação de corrente apropriado (ex.: valor do resistor ou configurações do driver de corrente constante).

4.4 Diagrama de Radiação

Um diagrama polar representa a distribuição espacial da intensidade luminosa. O ângulo de visão de 120° do 19-213 resulta num padrão de emissão amplo, semelhante a lambertiano. Isto confirma a sua adequação para iluminação de área ampla e indicadores que precisam de ser vistos de vários ângulos.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote

A ficha técnica fornece um desenho 2D detalhado do pacote do LED com dimensões críticas. As medições-chave incluem o comprimento, largura e altura totais, o tamanho e posição das pastilhas de solda e a localização do identificador do cátodo (tipicamente um entalhe ou uma marca verde num canto). Todas as tolerâncias não especificadas são de ±0.1mm. Este desenho é essencial para criar o padrão de solda (footprint) na PCB no software CAD.

5.2 Identificação da Polaridade

A polaridade correta é vital para a operação. O pacote inclui um marcador visual para identificar o terminal do cátodo (-). Os projetistas e técnicos de montagem devem consultar o desenho dimensional para orientar corretamente o componente na PCB.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A adesão a estas diretrizes é crítica para obter juntas de solda confiáveis sem danificar o LED.

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

É fornecido um perfil de temperatura de refluxo sem chumbo recomendado. Os parâmetros-chave incluem: uma zona de pré-aquecimento entre 150-200°C durante 60-120 segundos, um tempo acima do líquido (217°C) de 60-150 segundos, uma temperatura de pico não superior a 260°C e um tempo máximo no pico de 10 segundos. A taxa máxima de aquecimento é de 6°C/seg, e a taxa máxima de arrefecimento é de 3°C/seg. A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes.

6.2 Precauções para Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, é necessário extremo cuidado. A temperatura da ponta do ferro de soldar deve estar abaixo de 350°C, e o tempo de contacto com cada terminal não deve exceder 3 segundos. Recomenda-se um ferro de baixa potência (≤25W). Deve ser deixado um intervalo mínimo de 2 segundos entre a soldagem de cada terminal para permitir a dissipação de calor.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os LEDs são embalados num saco de barreira resistente à humidade com dessecante. O saco não deve ser aberto até que os componentes estejam prontos para uso. Após a abertura, os LEDs não utilizados devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de Humidade Relativa e usados dentro de 168 horas (7 dias). Se o tempo de armazenamento for excedido ou o dessecante indicar absorção de humidade, é necessário um tratamento de pré-aquecimento a 60±5°C durante 24 horas antes do uso para prevenir o "efeito pipoca" durante o refluxo.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada com dimensões especificadas na ficha técnica. A fita é enrolada numa bobina padrão de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada bobina contém 3000 peças. As dimensões da bobina (diâmetro do cubo, diâmetro do flange, largura) são fornecidas para compatibilidade com equipamentos de montagem automática.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém vários códigos-chave: P/N (Número do Produto), QTY (Quantidade de Embalagem), CAT (Classe/Intensidade Luminosa), HUE (Cromaticidade/Classe de Comprimento de Onda Dominante), REF (Classe de Tensão Direta) e LOT No (Número de Lote Rastreável). Compreender esta rotulagem é importante para o controlo de inventário e para garantir que o bin de desempenho correto seja usado na produção.

8. Considerações de Projeto para Aplicação

8.1 Limitação de Corrente é Obrigatória

A ficha técnica afirma enfaticamente que um resistor limitador de corrente externo (ou um driver de corrente constante)deveser usado. Os LEDs exibem um aumento exponencial acentuado na corrente com um pequeno aumento na tensão além da sua tensão direta. Sem limitação de corrente, mesmo uma flutuação menor na tensão de alimentação pode fazer com que a corrente exceda a classificação máxima, levando a uma falha imediata.

8.2 Gerenciamento Térmico

Embora o próprio pacote dissipe calor, o caminho principal para a remoção de calor é através das pastilhas de solda para o cobre da PCB. Para aplicações que operam a altas temperaturas ambientes ou perto da corrente máxima, considere usar uma PCB com alívio térmico adequado, trilhas de cobre mais largas, ou mesmo uma pastilha térmica dedicada ligada a um plano de terra para ajudar a dissipar o calor.

8.3 Proteção contra ESD

Dada a classificação ESD HBM de 150V, pode ser aconselhável incorporar proteção básica contra ESD nas linhas ligadas ao LED (ex.: usando um díodo de supressão de tensão transitória ou um resistor em série) em ambientes propensos a descargas estáticas, especialmente se o LED for acessível ao utilizador.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O 19-213 diferencia-se principalmente através da combinação de um ângulo de visão muito amplo de 120° e resina transparente. Muitos LEDs indicadores usam uma resina difusa para alargar o ângulo de visão, mas isso reduz a intensidade de pico no eixo. O 19-213 alcança um ângulo amplo com uma resina transparente, o que pode fornecer maior brilho percebido diretamente no eixo, mantendo uma boa visibilidade fora do eixo. A sua total conformidade com os regulamentos ambientais modernos (RoHS, REACH, Livre de Halogéneos) é também um requisito padrão, mas essencial, para a maioria dos novos projetos.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

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

O valor do resistor (R) depende da corrente direta desejada (IF) e da tensão direta (VF) do bin específico do LED. Use a Lei de Ohm: R = (V_fonte - VF) / IF. Por exemplo, com uma fonte de 5V, uma VF de 3.0V (Bin 31) e um IF alvo de 20mA: R = (5 - 3.0) / 0.020 = 100 Ohms. Calcule sempre a dissipação de potência no resistor: P_resistor = (V_fonte - VF) * IF. Neste caso, P = 2V * 0.02A = 0.04W, portanto um resistor padrão de 1/8W (0.125W) é suficiente.

10.2 Posso acionar este LED com um sinal PWM para dimerização?

Sim, a modulação por largura de pulso (PWM) é um método excelente para dimerizar LEDs. Funciona ligando e desligando rapidamente o LED. O brilho percebido é proporcional ao ciclo de trabalho (a percentagem de tempo que o LED está ligado). A dimerização por PWM mantém a consistência de cor do LED, ao contrário da dimerização analógica (redução da corrente), que pode causar uma mudança de cor. Certifique-se de que a frequência PWM é suficientemente alta (tipicamente >100Hz) para evitar cintilação visível.

10.3 Por que o processo de armazenamento e pré-aquecimento é tão importante?

Os pacotes SMD podem absorver humidade da atmosfera. Durante o processo de soldagem por refluxo a alta temperatura, esta humidade retida pode vaporizar-se rapidamente, criando pressão de vapor dentro do pacote. Isto pode levar à delaminação interna, fissuração da resina ou falha das ligações por fio—um fenómeno conhecido como "efeito pipoca". A embalagem sensível à humidade e os procedimentos de pré-aquecimento são projetados para prevenir este modo de falha.

11. Exemplos Práticos de Projeto e Uso

11.1 Matriz de Múltiplos LEDs para Retroiluminação de Painel

Para retroiluminar um pequeno LCD ou um painel de interruptores, múltiplos LEDs 19-213 podem ser dispostos numa matriz. Devido ao binning da tensão direta, é geralmente mais confiável ligar os LEDs em paralelo, cada um com o seu próprio resistor limitador de corrente, em vez de em série. Esta configuração garante que as variações de VF entre LEDs individuais não causem distribuição desigual de corrente e brilho. Um driver de corrente constante projetado para múltiplos canais de LED em paralelo forneceria a solução mais uniforme e eficiente para matrizes maiores.

11.2 Indicador de Status com Microcontrolador

Quando acionado diretamente a partir de um pino GPIO de um microcontrolador, a capacidade de fornecimento/receção de corrente do pino deve ser verificada. Muitos pinos de MCU têm um limite de 20-25mA, o que se alinha bem com o máximo deste LED. O circuito consistiria no LED e num resistor em série ligado entre o pino do MCU e o terra (para uma configuração de receção de corrente) ou VCC (para uma configuração de fornecimento de corrente). O valor do resistor é calculado usando a tensão de saída do MCU (ex.: 3.3V) e a VF do LED.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O LED 19-213 é baseado numa estrutura de díodo semicondutor fabricada a partir de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). Quando uma tensão direta que excede o potencial de junção do díodo (aproximadamente 2.7-3.2V) é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa do semicondutor. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga InGaN determina a energia da banda proibida do semicondutor, que dita diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida. Neste caso, a liga é ajustada para produzir fotões no espectro verde (520-535 nm). A resina epóxi transparente encapsula o chip semicondutor, fornece estabilidade mecânica e atua como uma lente para moldar a luz emitida no ângulo de visão de 120°.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

O 19-213 representa uma tecnologia madura e amplamente adotada no mercado de LEDs SMD. A tendência neste setor continua em direção a vários desenvolvimentos-chave. Primeiro, há uma constante busca por maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt de entrada elétrica), o que melhora a eficiência energética. Segundo, a busca por maior pureza e saturação de cor, especialmente no espectro verde, permanece ativa. Terceiro, a miniaturização do pacote continua, com fatores de forma ainda menores do que o 19-213 tornando-se comuns para dispositivos ultracompactos. Finalmente, a integração é uma tendência crescente, com LEDs multicolor (RGB) ou LEDs com circuitos de controlo integrados (como LEDs endereçáveis por I2C) combinando múltiplas funções num único pacote, simplificando o projeto e a montagem. O 19-213, com o seu foco em confiabilidade, ampla disponibilidade e conformidade, serve como um bloco de construção fundamental num vasto ecossistema de aplicações de indicador e iluminação.