Ficha Técnica do LED SMD 19-21/T1D-CPQTY/3T - 1.9x2.1mm - 3.0V Máx. - 40mW - Branco Puro - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LED SMD 19-21 é um dispositivo compacto de montagem em superfície, projetado para aplicações eletrónicas modernas que requerem funcionalidade confiável de indicação ou retroiluminação. A sua principal vantagem reside na sua pegada significativamente reduzida em comparação com os LEDs tradicionais com terminais, permitindo maior densidade de embalagem em PCBs, redução do espaço de armazenamento e, em última análise, contribuindo para a miniaturização do equipamento final. A sua construção leve torna-o ainda mais ideal para aplicações portáteis e com restrições de espaço.

Este LED é do tipo monocromático, emitindo uma luz branca pura, e é construído com uma resina difusa amarela. É totalmente compatível com os padrões ambientais e de fabrico contemporâneos, sendo livre de chumbo (Pb), compatível com RoHS, compatível com o REACH da UE e livre de halogéneos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). O produto é fornecido em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, sendo totalmente compatível com equipamentos de montagem automática pick-and-place e com os processos padrão de soldadura por refluxo por infravermelhos ou fase de vapor.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Aprofundada

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não é aconselhável operar nestes limites ou além deles.

• Tensão Inversa (VR):5V. Exceder esta tensão em polarização inversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta (IF):10mA. A corrente contínua DC máxima recomendada para operação confiável.
• Corrente Direta de Pico (IFP):40mA com um ciclo de trabalho de 1/10 e 1kHz. Esta especificação permite pulsos breves de corrente mais elevada, útil em esquemas de multiplexagem, mas a dissipação média de potência deve ser gerida.
• Dissipação de Potência (Pd):40mW. A potência máxima que o encapsulamento pode dissipar a Ta=25°C, calculada como VF * IF.
• Descarga Eletrostática (ESD) HBM:150V. Esta classificação do Modelo do Corpo Humano indica um nível moderado de sensibilidade a ESD; procedimentos de manuseio adequados são essenciais.
• Temperatura de Operação e Armazenamento:-40°C a +85°C (operação) e -40°C a +90°C (armazenamento). Esta ampla gama garante funcionalidade em ambientes adversos.
• Temperatura de Soldadura:Perfil de refluxo com pico a 260°C por no máximo 10 segundos; soldadura manual a 350°C por no máximo 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, fornecendo o desempenho de referência.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 45,0 mcd a um máximo de 112,0 mcd, sendo fornecido um valor típico. Aplica-se uma tolerância de ±11%.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):Um típico ângulo de visão amplo de 110 graus, característico de um encapsulamento de LED difuso.
• Tensão Direta (VF):Varia de 2,60V a 3,00V a IF=5mA, com uma tolerância de ±0,05V. Este parâmetro é crítico para o cálculo do resistor limitador de corrente.
• Corrente Inversa (IR):Máximo de 50 µA a VR=5V. O dispositivo não foi projetado para operar em polarização inversa; este teste é apenas para caracterização de fuga.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Dois bins são definidos com base na intensidade luminosa mínima a IF=5mA:

• Código de Bin P:45 mcd (Mín.) a 72 mcd (Máx.).
• Código de Bin Q:72 mcd (Mín.) a 112 mcd (Máx.).

3.2 Binning de Tensão Direta

Quatro bins são definidos para a tensão direta a IF=5mA:

• Código de Bin 28:2,6V a 2,7V
• Código de Bin 29:2,7V a 2,8V
• Código de Bin 30:2,8V a 2,9V
• Código de Bin 31:2,9V a 3,0V

3.3 Binning de Coordenadas de Cromaticidade

O ponto de cor branco é controlado dentro de regiões específicas no diagrama de cromaticidade CIE 1931, definido por quatro bins quadriláteros (Códigos 1-4) com uma tolerância de ±0,01. As coordenadas fornecidas definem os cantos de cada bin, garantindo que a luz branca emitida se enquadra num espaço de cor previsível.

4. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas características típicas fornecem uma visão do comportamento do dispositivo sob condições variáveis.

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:Mostra a relação não linear entre a corrente de acionamento e a saída de luz. A intensidade aumenta com a corrente, mas pode saturar em níveis mais elevados.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra o coeficiente de temperatura negativo da saída de luz. A intensidade luminosa tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta.
• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva IV):Ilustra a relação exponencial, crucial para compreender a resistência dinâmica e a necessidade de regulação de corrente.
• Curva de Derating da Corrente Direta:Especifica a corrente direta máxima permitida em função da temperatura ambiente para garantir que a especificação de dissipação de potência (Pd) não seja excedida.
• Distribuição Espectral:Descreve a distribuição espectral de potência da luz branca, mostrando tipicamente um pico do LED azul combinado com uma emissão mais ampla do fósforo amarelo.
• Diagrama de Radiação:Um gráfico polar que visualiza a distribuição espacial da intensidade luminosa, confirmando o ângulo de visão de 110 graus.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED possui um encapsulamento SMD compacto com dimensões nominais. O cátodo é identificado por uma marca específica no corpo do encapsulamento. Todas as tolerâncias não especificadas são de ±0,1mm. O comprimento, largura e altura exatos são definidos no desenho dimensionado.

5.2 Identificação da Polaridade

É fornecida uma marcação clara do cátodo no encapsulamento para garantir a orientação correta durante a montagem do PCB. A polaridade incorreta impedirá que o LED acenda e pode sujeitá-lo a stress por tensão inversa.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Condições de Soldadura

É recomendado um perfil de soldadura por refluxo sem chumbo: pré-aquecimento entre 150-200°C durante 60-120s, tempo acima de 217°C (líquidus) durante 60-150s, com uma temperatura de pico não excedendo 260°C por um máximo de 10 segundos. A taxa máxima de aquecimento é de 6°C/seg e a taxa de arrefecimento é de 3°C/seg. A soldadura por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes. Evite stress mecânico no LED durante o aquecimento e não deforme o PCB após a soldadura.

6.2 Precauções de Armazenamento e Manuseio

Os LEDs são sensíveis à humidade (MSL). As precauções-chave incluem:

• Armazenamento:Não abra a bolsa à prova de humidade até estar pronto para usar. Armazene as bolsas fechadas num local fresco e seco.
• Vida Útil no Chão de Fábrica:Após a abertura, use dentro de 168 horas (7 dias) se armazenado a ≤30°C e ≤60% de HR. Caso contrário, reaqueça a 60±5°C durante 24 horas e reembale.
• Proteção contra ESD:O dispositivo tem uma classificação ESD HBM de 150V, necessitando do uso de estações de trabalho e procedimentos de manuseio seguros contra ESD.
• Limitação de Corrente:Um resistor limitador de corrente externo é obrigatório. A característica IV exponencial do LED significa que uma pequena alteração na tensão causa uma grande alteração na corrente, o que pode levar a uma queima imediata sem a regulação de corrente adequada.

7. Informações de Embalagem e Encomenda

7.1 Especificações de Embalagem

O produto é fornecido em embalagem resistente à humidade composta por:

• Fita Transportadora:Largura de 8mm, carregada em...
• Bobina:Diâmetro de 7 polegadas. A quantidade padrão carregada é de 3000 peças por bobina.
• Bolsa à Prova de Humidade:Bolsa de alumínio contendo a bobina, juntamente com um dessecante e um cartão indicador de humidade.

As dimensões detalhadas para a bobina e a fita transportadora são fornecidas com uma tolerância padrão de ±0,1mm, salvo indicação em contrário.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da embalagem inclui códigos para rastreabilidade e especificação:

• CPN (Número do Produto do Cliente)
• P/N (Número do Produto)
• QTY (Quantidade de Embalagem)
• CAT (Classificação de Intensidade Luminosa, ex.: P ou Q)
• HUE (Classificação de Coordenadas de Cromaticidade e Comprimento de Onda Dominante, ex.: 1-4)
• REF (Classificação de Tensão Direta, ex.: 28-31)
• LOT No (Número do Lote para rastreabilidade)

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Retroiluminação:Ideal para indicadores de painel de instrumentos, iluminação de interruptores e retroiluminação plana para LCDs e símbolos.
• Equipamentos de Telecomunicações:Indicadores de estado e retroiluminação de teclado em telefones e máquinas de fax.
• Indicação Geral:Qualquer aplicação que requeira uma fonte de luz branca compacta e confiável.

8.2 Considerações de Projeto

• Acionamento de Corrente:Use sempre um resistor em série ou um driver de corrente constante. Calcule o valor do resistor usando R = (Vfonte - VF) / IF, onde VF deve ser escolhido a partir do valor máximo do bin (ex.: 3,0V) para um projeto seguro.
• Gestão Térmica:Embora a potência seja baixa, garanta uma área de cobre no PCB ou vias térmicas adequadas se operar em altas temperaturas ambiente ou próximo da corrente máxima, conforme a curva de derating.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 110 graus e a resina difusa proporcionam um padrão de emissão amplo e suave, adequado para visualização direta ou guias de luz.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação do LED 19-21 reside no seu equilíbrio entre tamanho, desempenho e confiabilidade. Comparado com LEDs SMD maiores (ex.: 3528), oferece uma economia significativa de espaço. Comparado com encapsulamentos menores do tipo chip-scale, é mais fácil de manusear e soldar usando processos SMT padrão. A sua estrutura específica de binning para intensidade, tensão e cromaticidade permite um projeto de sistema mais rigoroso e melhor consistência na produção em massa em comparação com alternativas não classificadas ou com binning menos rigoroso.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

10.1 Por que é obrigatório um resistor limitador de corrente?

A tensão direta do LED tem um coeficiente de temperatura negativo e variação de produção (bins 28-31). Uma fonte de tensão fixa conectada diretamente causaria um fluxo de corrente descontrolado, excedendo rapidamente a especificação máxima absoluta de 10mA e destruindo o dispositivo. O resistor em série fornece um método linear simples de regulação de corrente.

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

Sim, mas um resistor em série é essencial. Por exemplo, visando IF=5mA com um pior caso de VF de 3,0V: R = (5V - 3,0V) / 0,005A = 400 Ohms. Um resistor padrão de 390 ou 430 Ohm seria adequado. Verifique sempre a corrente real nas condições de operação.

10.3 O que significa a vida útil no chão de fábrica de 168 horas?

Este é o tempo máximo que o LED pode ser exposto às condições ambientais da fábrica (≤30°C/60% HR) após a abertura da bolsa à prova de humidade, antes que a absorção de humidade possa causar danos (\"efeito pipoca\") durante a soldadura por refluxo. Se este tempo for excedido, é necessário um reaquecimento de 24 horas a 60°C para remover a humidade.

11. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Projetar um painel de indicadores de estado com brilho uniforme.Para garantir consistência visual entre vários LEDs num painel, especifique requisitos de binning mais rigorosos ao encomendar. Por exemplo, solicite todos os LEDs do Bin Q (intensidade mais alta) e do Bin 29 (VF 2,7-2,8V). Usar um driver de corrente constante definido para 5mA em vez de uma fonte de tensão + resistores minimizará ainda mais as variações de brilho causadas por pequenas diferenças na tensão direta entre o lote, resultando numa aparência perfeitamente uniforme.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Este é um LED branco convertido por fósforo. O núcleo é um chip semicondutor, tipicamente feito de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN), que emite luz azul quando polarizado diretamente (elétrons e lacunas se recombinam na junção PN). Esta luz azul excita um revestimento de fósforo amarelo (Granada de Alumínio e Ítrio, YAG:Ce) dentro do encapsulamento. A combinação da luz azul remanescente e da emissão amarela de amplo espectro do fósforo resulta na perceção de luz branca pelo olho humano. A resina difusa amarela ajuda a dispersar a luz, criando o amplo ângulo de visão.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência nos LEDs indicadores SMD continua em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), melhor índice de reprodução de cor (IRC) para LEDs brancos e tamanhos de encapsulamento ainda menores, mantendo ou melhorando o desempenho térmico. Há também um foco em melhorar a confiabilidade e longevidade sob correntes de acionamento mais altas e temperaturas de operação mais elevadas. A padronização do binning e o fornecimento de dados técnicos detalhados, como visto nesta ficha técnica, refletem o movimento da indústria em direção a componentes mais previsíveis e amigáveis ao projeto para fabricação automatizada e em grande volume.