Ficha Técnica do LED SMD 19-217 - Laranja Avermelhado - Ângulo de Visão de 120° - Corrente Direta de 5mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 19-217 é um LED de montagem em superfície (SMD) projetado para conjuntos eletrônicos modernos e compactos. Ele utiliza um chip de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio) para produzir uma luz na cor laranja avermelhado. Sua principal vantagem reside na sua pegada significativamente reduzida em comparação com os LEDs tradicionais com terminais (lead-frame), permitindo maior densidade de componentes em placas de circuito impresso (PCBs), reduzindo os requisitos de armazenamento e, em última análise, contribuindo para a miniaturização do equipamento final. O componente é leve, tornando-o adequado para aplicações onde espaço e peso são restrições críticas.

1.1 Vantagens Principais

• Miniaturização:O pacote SMD permite projetos de placa menores.
• Compatibilidade com Automação:Fornecido em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas, é totalmente compatível com equipamentos automáticos de alta velocidade de pick-and-place.
• Compatibilidade de Processo:Adequado para processos de soldagem por refluxo infravermelho e por fase de vapor.
• Conformidade Ambiental:O produto é livre de chumbo, em conformidade com RoHS, REACH da UE e padrões livres de halogênio (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Aplicações Alvo

Este LED é versátil e encontra uso em várias funções de iluminação e indicação, incluindo:

• Iluminação de fundo para painéis de instrumentos, interruptores e símbolos.
• Indicadores de status e iluminação de fundo de teclado em dispositivos de telecomunicações, como telefones e máquinas de fax.
• Luzes indicadoras de uso geral.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob estas condições não é garantida.

• Tensão Reversa (V_R):5 V
• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA
• Corrente Direta de Pico (I_FP):60 mA (a 1/10 do ciclo de trabalho, 1 kHz)
• Dissipação de Potência (P_d):60 mW
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):2000 V
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C
• Temperatura de Soldagem (T_sol):Refluxo: 260°C por no máximo 10 seg; Manual: 350°C por no máximo 3 seg.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Medidas a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C e uma corrente de teste padrão (I_F) de 5 mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (I_v):14,5 mcd (Mín), 36,0 mcd (Máx). Aplica-se uma tolerância de ±11%.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus (Típico). Este ângulo amplo garante boa visibilidade de várias perspectivas.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):621 nm (Típico).
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):605,5 nm (Mín), 625,5 nm (Máx). Aplica-se uma tolerância de ±1 nm. Este parâmetro define a cor percebida.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):18 nm (Típico). Isto indica a pureza espectral da luz emitida.
• Tensão Direta (V_F):1,7 V (Mín), 2,2 V (Máx) a I_F=5mA. Aplica-se uma tolerância de ±0,05V. Isto é crítico para o cálculo do resistor limitador de corrente.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (Máx) a V_R=5V. O dispositivo não foi projetado para operação em polarização reversa.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

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

3.1 Classificação por Intensidade Luminosa

Classificado a I_F= 5 mA.

• L2:14,5 – 18,0 mcd
• M1:18,0 – 22,5 mcd
• M2:22,5 – 28,5 mcd
• N1:28,5 – 36,0 mcd

3.2 Classificação por Comprimento de Onda Dominante

Classificado a I_F= 5 mA. Isto está diretamente correlacionado com o tom de laranja avermelhado.

• E1:605,5 – 609,5 nm
• E2:609,5 – 613,5 nm
• E3:613,5 – 617,5 nm
• E4:617,5 – 621,5 nm
• E5:621,5 – 625,5 nm

3.3 Classificação por Tensão Direta

Classificado a I_F= 5 mA. Importante para projetar circuitos de acionamento de corrente uniforme em múltiplos LEDs.

• 19:1,7 – 1,8 V
• 20:1,8 – 1,9 V
• 21:1,9 – 2,0 V
• 22:2,0 – 2,1 V
• 23:2,1 – 2,2 V

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que são essenciais para entender o comportamento do LED sob diferentes condições de operação.

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

Esta relação não-linear mostra que um pequeno aumento na tensão além da V_Ftípica pode causar um grande aumento, potencialmente danoso, na corrente. Isto reforça a necessidade absoluta de usar um resistor limitador de corrente ou um driver de corrente constante em série com o LED.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

A saída de luz aumenta com a corrente direta, mas não linearmente. Operar acima da corrente contínua recomendada (25mA) pode aumentar o brilho, mas reduzirá a vida útil e a confiabilidade devido ao aumento da temperatura da junção.

4.3 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

A intensidade luminosa diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Este derating térmico é uma consideração crítica para aplicações que operam em ambientes de alta temperatura. A curva mostra o desempenho de -40°C a +100°C.

4.4 Curva de Derating da Corrente Direta

Esta curva define a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. Para evitar superaquecimento, a corrente máxima deve ser reduzida ao operar acima de uma certa temperatura (tipicamente 25°C).

4.5 Distribuição Espectral

O gráfico mostra a intensidade relativa da luz emitida em diferentes comprimentos de onda, centrada no comprimento de onda de pico de 621 nm. A forma e a largura (18 nm) desta curva determinam a pureza da cor.

4.6 Diagrama de Radiação

Um diagrama polar ilustrando a distribuição angular da intensidade luminosa, confirmando o ângulo de visão de 120 graus onde a intensidade cai para metade do seu valor máximo.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

O LED vem em um pacote SMD padrão. As dimensões exatas (comprimento, largura, altura) e o layout dos terminais são definidos no desenho do pacote dentro da ficha técnica. O desenho inclui dimensões críticas, como o espaçamento dos terminais e o padrão de solda recomendado para a PCB, para garantir soldagem adequada e estabilidade mecânica. O componente possui uma lente de resina transparente. A polaridade é indicada por uma marcação no pacote ou por um design assimétrico dos terminais (tipicamente, o terminal do cátodo pode ser marcado ou ter uma forma diferente). Os projetistas devem consultar o desenho de dimensões específico para criar a pegada (footprint) com precisão.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo (Sem Chumbo)

Um processo crítico para montagem confiável.

• Pré-aquecimento:150–200°C por 60–120 segundos.
• Tempo Acima do Líquidus (217°C):60–150 segundos.
• Temperatura de Pico:260°C no máximo.
• Tempo no Pico:10 segundos no máximo.
• Taxa de Aquecimento:Máximo de 6°C/segundo.
• Taxa de Resfriamento:Máximo de 3°C/segundo.

Importante:A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes no mesmo LED.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for inevitável:

• Use um ferro de soldar com temperatura da ponta < 350°C.
• Limite o tempo de contato a 3 segundos por terminal.
• Use um ferro com potência nominal de 25W ou menos.
• Permita um intervalo mínimo de 2 segundos entre soldar cada terminal para evitar choque térmico.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os LEDs são embalados em um saco resistente à umidade com dessecante.

• Não abrao saco até estar pronto para uso.
• Após a abertura, os LEDs não utilizados devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de umidade relativa.
• A "vida útil fora da embalagem" após a abertura é de 168 horas (7 dias).
• Se a vida útil fora da embalagem for excedida ou se o dessecante indicar absorção de umidade, é necessário um tratamento de secagem (baking): 60 ±5°C por 24 horas antes do uso.

7. Embalagem e Informações para Pedido

A embalagem padrão é de 3000 peças por bobina. As dimensões da bobina, da fita transportadora e da fita de cobertura são especificadas para garantir compatibilidade com equipamentos automatizados. O rótulo na bobina fornece informações-chave para rastreabilidade e aplicação correta: Número do Produto (P/N), quantidade (QTY) e os códigos de classificação específicos para Intensidade Luminosa (CAT), Comprimento de Onda Dominante (HUE) e Tensão Direta (REF).

8. Considerações para Projeto de Aplicação

8.1 Limitação de Corrente é Obrigatória

Um resistor limitador de corrente externo deve sempre ser usado em série com o LED. O valor do resistor (R) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F, onde V_Fé a tensão direta do LED na corrente desejada I_F. Sempre use a V_Fmáxima da ficha técnica para um projeto conservador e evitar sobrecorrente.

8.2 Gerenciamento Térmico

Embora o pacote seja pequeno, a dissipação de potência (até 60mW) gera calor. Garanta uma área de cobre adequada na PCB (ilhas térmicas) ao redor dos terminais de solda do LED para ajudar a dissipar o calor, especialmente ao operar com correntes altas ou em ambientes quentes. Siga a curva de derating da corrente direta.

8.3 Proteção contra ESD

Embora classificado para 2000V HBM, as precauções padrão de manuseio contra ESD devem ser observadas durante a montagem e o manuseio para evitar danos latentes.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O LED 19-217, baseado na tecnologia AlGaInP, oferece vantagens distintas para aplicações em laranja avermelhado em comparação com outras tecnologias, como AllnGaP ou LEDs com filtro. O AlGaInP normalmente fornece maior eficiência luminosa e melhor estabilidade de cor com variações de temperatura e corrente para cores no espectro do vermelho ao âmbar. Seu ângulo de visão de 120 graus é mais amplo do que muitos LEDs de "visão superior" (top-view), tornando-o adequado para aplicações que requerem ampla visibilidade. O formato SMD proporciona um perfil mais baixo e melhor adequação para montagem automatizada em comparação com os equivalentes de montagem em furo (through-hole).

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

10.1 Por que meu LED precisa de um resistor?

LEDs são dispositivos acionados por corrente. Sua característica I-V é exponencial, o que significa que um pequeno aumento na tensão causa um grande aumento na corrente, que pode destruir instantaneamente o LED. Um resistor limita a corrente a um valor seguro e especificado.

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

Sim, mas você deve usar um resistor em série. Por exemplo, para atingir I_F=5mA com uma V_fonte=5V e uma V_Ftípica de 2,0V, o valor do resistor seria R = (5V - 2,0V) / 0,005A = 600 Ohms. Use um valor padrão como 620 Ohms.

10.3 O que acontece se eu exceder a temperatura ou o tempo máximo de soldagem?

Calor excessivo pode danificar o chip semicondutor interno, as ligações (wire bonds) ou a lente de epóxi, levando a falha imediata ou redução da confiabilidade a longo prazo (diminuição da saída de luz, mudança de cor). Sempre siga o perfil recomendado.

10.4 Como interpretar os códigos de classificação (bin) no rótulo?

Os códigos de classificação (ex.: CAT: N1, HUE: E4, REF: 21) informam o grupo de desempenho específico dos LEDs naquela bobina. "N1" significa que a intensidade luminosa está entre 28,5-36,0 mcd, "E4" significa que o comprimento de onda dominante é 617,5-621,5 nm, e "21" significa que a tensão direta é 1,9-2,0V. Isto permite um desempenho consistente no seu produto.

11. Estudo de Caso de Projeto e Uso

Cenário:Projetando um painel de indicadores de status para um controlador industrial. O painel requer múltiplos indicadores laranja avermelhado que devem ser uniformemente brilhantes e ter o mesmo tom de cor, visíveis de um ângulo amplo por um operador.

Implementação:

1. Seleção do Componente:O LED 19-217 é escolhido pelo seu formato SMD (facilita a montagem automatizada), amplo ângulo de visão de 120° e disponibilidade de classificação (binning) para consistência.
2. Projeto do Circuito:Uma linha de 5V está disponível. Almejando I_F= 5mA para longa vida útil e brilho moderado. Usando a V_Fmáxima de 2,2V para um projeto conservador: R = (5V - 2,2V) / 0,005A = 560 Ohms. Um resistor de 560Ω, 1/8W é colocado em série com cada LED.
3. Layout da PCB:Os LEDs são posicionados com espaçamento adequado. A pegada (footprint) na PCB segue o padrão de solda recomendado na ficha técnica. Uma área adicional de cobre é conectada ao terminal do cátodo para uma ligeira melhoria térmica.
4. Aquisição:Os LEDs são pedidos especificando requisitos de classificação restrita (ex.: CAT: M2 ou N1, HUE: E3 ou E4) para garantir uniformidade visual em todos os indicadores do painel.
5. Montagem:Os componentes são montados usando um perfil padrão de refluxo sem chumbo, seguindo estritamente os limites de tempo e temperatura.

Esta abordagem resulta em um painel de indicadores confiável, consistente e com aparência profissional.

12. Princípio de Funcionamento

A luz é produzida através de um processo chamado eletroluminescência. Quando uma tensão direta que excede o potencial interno do diodo é aplicada, elétrons do semicondutor tipo n e lacunas do semicondutor tipo p são injetados na região ativa (o poço quântico na camada de AlGaInP). Quando esses elétrons e lacunas se recombinam, energia é liberada na forma de fótons (luz). A composição específica da liga de AlGaInP determina a energia da banda proibida (bandgap), que por sua vez dita o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, laranja avermelhado (~621 nm). O pacote de resina epóxi transparente atua como uma lente, moldando a saída de luz no padrão de radiação desejado.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral em LEDs indicadores como o 19-217 é em direção a uma eficiência cada vez maior (mais saída de luz por unidade de entrada elétrica), o que reduz o consumo de energia e a geração de calor. Há também uma busca contínua por miniaturização, levando a tamanhos de pacote menores (ex.: 0402, 0201 métrico) enquanto mantém ou melhora o desempenho óptico. Avanços em materiais de fósforo e semicondutores continuam a melhorar a reprodução de cor, estabilidade e vida útil. Além disso, a integração de eletrônica de controle (como drivers de corrente constante) diretamente nos pacotes de LED está se tornando mais comum para simplificar o projeto. A tecnologia subjacente de AlGaInP permanece um padrão de alto desempenho para cores vermelha, laranja e âmbar devido à sua eficiência e estabilidade.