Ficha Técnica do LED SMD 19-218/T1D-CQ2R2TY/3T - Branco Puro - 5mA - 90-180mcd - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 19-218/T1D-CQ2R2TY/3T é um diodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações eletrônicas modernas que requerem iluminação compacta, eficiente e confiável. Este componente representa um avanço significativo em relação aos LEDs tradicionais com terminais, permitindo uma miniaturização substancial e melhorias de desempenho nos equipamentos finais.

1.1 Vantagens Principais e Posicionamento

A principal vantagem deste LED SMD é a sua pegada física significativamente reduzida. Ao eliminar os terminais volumosos, ele permite projetos de placa de circuito impresso (PCB) menores, maior densidade de componentes e redução do tamanho geral do equipamento. Sua construção leve o torna ideal para aplicações portáteis e miniaturizadas onde peso e espaço são restrições críticas. O dispositivo é embalado em fita de 8mm enrolada em uma bobina de 7 polegadas de diâmetro, garantindo compatibilidade com equipamentos automatizados de montagem pick-and-place de alta velocidade, padrão na fabricação eletrônica moderna.

1.2 Mercado-Alvo e Aplicações

Este LED é destinado a uma ampla gama de aplicações em eletrônicos industriais e de consumo. Suas principais áreas de aplicação incluem retroiluminação de painéis de instrumentos, interruptores e teclados. Nas telecomunicações, serve como indicadores de status e retroiluminação para dispositivos como telefones e máquinas de fax. Também é adequado para fornecer retroiluminação plana e uniforme para displays de cristal líquido (LCD) e para uso geral como indicador onde uma fonte de luz compacta e confiável é necessária.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Uma compreensão completa dos parâmetros elétricos e ópticos é essencial para um projeto de circuito confiável e para garantir o desempenho a longo prazo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida e deve ser evitada para um desempenho confiável.

• Tensão Reversa (V_R):5V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25mA. Esta é a corrente DC máxima recomendada para operação contínua.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100mA. Esta especificação de corrente pulsada (com ciclo de trabalho de 1/10, 1kHz) permite condições breves de sobrecorrente, como durante surtos de ligamento.
• Dissipação de Potência (P_d):95mW. Esta é a potência máxima que o encapsulamento pode dissipar sem exceder seus limites térmicos, calculada como Tensão Direta (V_F) multiplicada pela Corrente Direta (I_F).
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):150V. Isto indica uma sensibilidade moderada à eletricidade estática, necessitando de procedimentos adequados de manuseio ESD durante a montagem.
• Temperatura de Operação e Armazenamento:-40°C a +85°C (operação), -40°C a +90°C (armazenamento). A ampla faixa garante funcionalidade em ambientes severos.
• Temperatura de Soldagem:O dispositivo é compatível com processos de refluxo (260°C por no máximo 10 seg) e soldagem manual (350°C por no máximo 3 seg), atendendo aos requisitos de montagem sem chumbo.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros, medidos a uma temperatura de junção padrão de 25°C, definem o desempenho do dispositivo em condições normais de operação.

• Intensidade Luminosa (I_v):90,0 mcd (Mín) a 180 mcd (Máx) a uma corrente de teste de 5mA. O valor típico está dentro desta faixa de bin. Uma tolerância de ±11% se aplica à intensidade luminosa.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus (Típico). Este amplo ângulo de visão garante boa visibilidade em uma área ampla, tornando-o adequado para aplicações de indicador.
• Tensão Direta (V_F):2,6V (Mín) a 3,0V (Máx) a 5mA. A tensão direta típica é de cerca de 2,8V. É especificada uma tolerância estreita de ±0,05V.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 50 µA a uma polarização reversa de 5V. Esta baixa corrente de fuga indica boa qualidade da junção.

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. Isto permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos específicos da aplicação.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A saída luminosa é categorizada em bins distintos, cada um com um valor mínimo e máximo definido medido em I_F= 5mA.

• Bin Q2:90,0 mcd a 112 mcd
• Bin R1:112 mcd a 140 mcd
• Bin R2:140 mcd a 180 mcd

Este binning permite a seleção com base nos níveis de brilho necessários para uma determinada aplicação.

3.2 Binning de Tensão Direta

A tensão direta também é classificada em bins para auxiliar no projeto do circuito, particularmente para o cálculo do resistor limitador e projeto da fonte de alimentação.

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

3.3 Binning de Coordenadas de Cromaticidade

A cor da luz branca emitida é controlada com precisão através do binning de coordenadas de cromaticidade no diagrama CIE 1931, com uma tolerância de ±0,01. A ficha técnica define quatro bins (1, 2, 3, 4), cada um especificando uma região quadrilátera no gráfico de coordenadas de cor x,y. Isto garante que o ponto de cor branca seja consistente dentro de uma especificação estreita, o que é crítico para aplicações como retroiluminação de displays onde a uniformidade de cor é primordial.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Dados gráficos fornecem uma visão mais profunda do comportamento do dispositivo sob condições variáveis.

4.1 Distribuição Espectral

A curva de distribuição espectral mostra a intensidade relativa da luz emitida em diferentes comprimentos de onda. Para um LED branco que usa um chip InGaN com fósforo amarelo, o espectro normalmente apresenta um pico azul dominante do chip e uma emissão amarela mais ampla do fósforo, combinando-se para produzir luz branca. A curva ajuda a avaliar as propriedades de reprodução de cor.

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

Esta curva fundamental ilustra a relação exponencial entre corrente e tensão através da junção p-n do LED. É crucial para projetar o circuito de acionamento. A curva mostra a tensão de condução e como a tensão direta aumenta com a corrente. Os projetistas usam isso para calcular o valor apropriado do resistor limitador para uma determinada tensão de alimentação.

4.3 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Esta curva demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente direta. Geralmente é linear em uma faixa, mas satura em correntes mais altas devido a efeitos térmicos e de eficiência. Recomenda-se operar dentro da região linear para um controle de brilho previsível via modulação de corrente.

4.4 Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente

A saída de luz do LED depende da temperatura. Esta curva mostra a intensidade luminosa relativa diminuindo à medida que a temperatura ambiente aumenta. Compreender este derating é vital para aplicações que operam em ambientes de temperatura elevada para garantir que o brilho suficiente seja mantido.

4.5 Curva de Derating da Corrente Direta

Para evitar superaquecimento, a corrente direta contínua máxima permitida deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente aumenta. Esta curva de derating fornece a área de operação segura, especificando o I_Fmáximo para qualquer temperatura ambiente até a temperatura máxima especificada.

4.6 Diagrama de Radiação

O padrão de radiação, ou distribuição espacial da luz, é representado. O ângulo de visão de 130 graus indica um padrão de emissão lambertiano ou quase lambertiano, onde a intensidade é máxima a 0 graus (perpendicular à superfície emissora) e diminui em direção às bordas.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

A ficha técnica fornece um desenho mecânico detalhado do encapsulamento do LED. As dimensões-chave incluem o comprimento, largura e altura totais, bem como o tamanho e a posição dos terminais soldáveis. Todas as tolerâncias são tipicamente ±0,1mm, salvo indicação em contrário. Este desenho é essencial para criar a pegada (land pattern) no PCB.

5.2 Design Recomendado para as Ilhas de Solda

Um layout sugerido para as ilhas de solda é fornecido como referência para o projeto do PCB. Esta recomendação visa garantir uma junta de solda confiável e um alinhamento adequado durante o refluxo. A ficha técnica afirma explicitamente que isto é apenas uma referência e que os projetistas devem modificar as dimensões das ilhas com base em seu processo de fabricação específico, material do PCB e requisitos de confiabilidade.

5.3 Identificação da Polaridade

O cátodo (terminal negativo) é tipicamente identificado no encapsulamento, muitas vezes por uma marcação como um entalhe, um ponto, uma tonalidade verde ou um formato diferente no lado do cátodo. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem para garantir o funcionamento adequado.

6. Diretrizes para Soldagem e Montagem

O manuseio e soldagem adequados são críticos para manter a confiabilidade e o desempenho do dispositivo.

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

É especificado um perfil de temperatura de refluxo sem chumbo detalhado:

• Pré-aquecimento:150–200°C por 60–120 segundos para aquecer gradualmente a placa e os componentes, minimizando o choque térmico.
• Tempo Acima do Líquidus (TAL):O tempo acima de 217°C deve ser de 60–150 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C, mantida por no máximo 10 segundos.
• Taxas de Aquecimento/Resfriamento:Taxa máxima de aquecimento de 3°C/seg até 255°C, e taxa máxima de resfriamento de 6°C/seg.

A ficha técnica recomenda fortemente que a soldagem por refluxo não seja realizada mais de duas vezes para evitar estresse térmico excessivo no encapsulamento e nos fios de ligação.

6.2 Instruções para Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, precauções específicas devem ser tomadas:

• Use um ferro de soldar com temperatura da ponta inferior a 350°C.
• Aplique calor em cada terminal por no máximo 3 segundos.
• Use um ferro com potência inferior a 25W.
• Permita um intervalo de pelo menos 2 segundos entre soldar cada terminal.
• O documento alerta que danos frequentemente ocorrem durante a soldagem manual, portanto, cuidado é essencial.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os LEDs são embalados em um saco de barreira resistente à umidade com dessecante para evitar a absorção de umidade atmosférica, o que pode causar \"estouro\" (rachadura do encapsulamento) durante o refluxo.

• Antes de Abrir:Armazene a ≤30°C e ≤90% de Umidade Relativa (UR).
• Após Abrir:A \"vida útil no chão de fábrica\" é de 1 ano sob ≤30°C e ≤60% UR. Dispositivos não utilizados devem ser resselados em uma embalagem à prova de umidade.
• Secagem (Baking):Se o indicador de dessecante mudar de cor ou o tempo de armazenamento for excedido, é necessária uma secagem a 60 ±5°C por 24 horas antes do refluxo para remover a umidade.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada para montagem automatizada.

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

Desenhos dimensionais detalhados para os compartimentos da fita transportadora e da bobina são fornecidos para garantir compatibilidade com os alimentadores de equipamentos automatizados.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém informações críticas para rastreabilidade e aplicação correta:

• P/N:Número da Peça (o número completo da peça, ex.: 19-218/T1D-CQ2R2TY/3T).
• CAT:Classificação de Intensidade Luminosa (ex.: R1, R2).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidade e Classificação de Comprimento de Onda Dominante.
• REF:Classificação de Tensão Direta (ex.: 29, 30).
• LOT No:Número do Lote para rastreabilidade de fabricação.
• QTY:Quantidade Embalada na bobina.

8. Considerações para o Projeto de Aplicação

8.1 Limitação de Corrente e Proteção

Regra Crítica de Projeto:Um resistor limitador de corrente externodeveser usado em série com o LED. A tensão direta de um LED tem um coeficiente de temperatura negativo e uma tolerância de fabricação estreita. Um ligeiro aumento na tensão de alimentação ou uma diminuição na V_Fdevido à temperatura pode causar um grande aumento na corrente, potencialmente destrutivo, se não for limitado por um resistor. O valor do resistor (R) é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_{alimentação}- V_F) / I_F. Sempre use a V_Fmáxima da ficha técnica para um projeto conservador que garanta que I_Fnão exceda a classificação máxima nas piores condições.

8.2 Gerenciamento Térmico

Embora os LEDs SMD sejam eficientes, uma parte da potência elétrica de entrada é convertida em calor. Para longevidade ideal e saída de luz estável:

• Atenha-se às especificações de dissipação de potência (95mW) e derating de corrente.
• Forneça área de cobre adequada no PCB conectada às ilhas térmicas do LED (se houver) ou terminais para atuar como dissipador de calor.
• Garanta boa ventilação no invólucro do produto final, especialmente em ambientes de alta temperatura ambiente.

8.3 Proteção contra ESD

Com uma classificação ESD HBM de 150V, este dispositivo tem sensibilidade moderada. Implemente precauções padrão de ESD durante o manuseio, montagem e teste:

• Use estações de trabalho e pulseiras aterradas.
• Armazene e transporte componentes em embalagens condutivas ou antiestáticas.
• Considere adicionar diodos de supressão de tensão transitória (TVS) ou outros circuitos de proteção no PCB se o LED estiver conectado a interfaces externas propensas a eventos ESD.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado aos encapsulamentos de LED mais antigos de furo passante, este LED SMD oferece vantagens distintas:

• Tamanho e Densidade:Drasticamente menor, permitindo layouts de PCB de alta densidade impossíveis com peças com terminais.
• Custo e Velocidade de Montagem:Totalmente compatível com linhas automatizadas de tecnologia de montagem em superfície (SMT), reduzindo o tempo e o custo de montagem em comparação com inserção e soldagem manuais.
• Desempenho:Frequentemente fornece um caminho térmico melhor para o PCB (através das juntas de solda) do que LEDs de furo passante com corpo de epóxi, potencialmente oferecendo uma longevidade ligeiramente melhor em correntes de acionamento semelhantes.
• Sem Chumbo e RoHS:Fabricado com materiais em conformidade com a RoHS, atendendo às regulamentações ambientais globais.

A principal desvantagem é a exigência de processos de fabricação e montagem de PCB mais precisos.

10. Perguntas Frequentes (FAQ) Baseadas em Parâmetros Técnicos

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

Usando a V_Fmáxima de 3,0V da ficha técnica e uma I_Falvo de 20mA (abaixo do máximo de 25mA para margem), o cálculo é: R = (5V - 3,0V) / 0,020A = 100 Ohms. A potência dissipada no resistor é P = I²² * R = (0,02)² * 100 = 0,04W, portanto, um resistor padrão de 1/8W (0,125W) ou 1/4W é adequado. Sempre verifique o brilho com o bin real dos LEDs recebidos.²* 100 = 0.04W, so a standard 1/8W (0.125W) or 1/4W resistor is suitable. Always verify brightness with the actual bin of LEDs received.

10.2 Posso acionar este LED sem um resistor limitador usando uma fonte de corrente constante?

Sim, um driver de corrente constante é um método excelente e muitas vezes preferido, especialmente para manter o brilho consistente com variações de temperatura e tensão. Ajuste a fonte de corrente constante para a I_Fdesejada (ex.: 20mA). O driver ajustará automaticamente a tensão no LED para manter essa corrente. Este método é mais eficiente e preciso do que usar um resistor em série.

10.3 Por que a intensidade luminosa é especificada em 5mA em vez do máximo de 25mA?

A condição de teste de 5mA é um ponto de referência padrão da indústria que permite uma comparação fácil entre diferentes modelos de LED de vários fabricantes. Representa um ponto de operação comum e moderado. Os projetistas podem usar as curvas de desempenho (Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta) para extrapolar o brilho esperado na corrente de operação pretendida, como 20mA.

10.4 Como interpretar os bins de coordenadas de cromaticidade?

Cada número de bin (1, 2, 3, 4) corresponde a uma área quadrilátera específica no gráfico de cores CIE 1931 (x,y) fornecido na ficha técnica. As coordenadas definem o ponto de cor da luz branca. Para aplicações que requerem correspondência de cores (ex.: retroiluminação com múltiplos LEDs), especificar e usar LEDs do mesmo bin de cromaticidade é crucial para evitar diferenças de cor visíveis entre LEDs adjacentes.

11. Exemplos Práticos de Projeto e Uso

11.1 Retroiluminação de Botões de Painel

Em um painel de instrumentos automotivo, vários botões requerem retroiluminação uniforme e confiável. Vários LEDs 19-218 podem ser colocados atrás de capas de botão translúcidas. Ao acionar todos os LEDs a partir do mesmo circuito de corrente constante e garantir que eles sejam do mesmo bin de intensidade luminosa (CAT) e cromaticidade (HUE), pode-se obter brilho e cor consistentes em todos os botões. O amplo ângulo de visão de 130 graus garante que a luz seja visível da perspectiva do motorista.

11.2 Indicador de Status em um Dispositivo de Rede

Para um indicador de status de energia ou link em um roteador, um único LED acionado a 10-15mA fornece brilho amplo. O encapsulamento SMD permite que ele seja colocado muito próximo a um pequeno tubo de luz ou lente difusora na carcaça do dispositivo. O resistor limitador pode ser calculado com base na tensão lógica interna do dispositivo (ex.: 3,3V). A conformidade sem chumbo garante que o dispositivo atenda aos padrões ambientais para venda global.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Este LED é baseado em uma junção p-n de semicondutor fabricada com materiais de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). Quando uma tensão direta que excede a tensão de condução da junção (aproximadamente 2,6-3,0V) é aplicada, elétrons e lacunas são injetados através da junção. Sua recombinação libera energia na forma de fótons (luz). O chip InGaN em si emite luz no espectro azul. Para criar luz branca, o componente incorpora um revestimento de fósforo amarelo (a cor da resina é amarela difusa). Parte da luz azul do chip excita este fósforo, fazendo-o emitir luz amarela. A combinação da luz azul remanescente e da luz amarela gerada é percebida pelo olho humano como branca. Este método é conhecido como tecnologia de LED branco convertido por fósforo.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

O LED 19-218 representa uma tecnologia de encapsulamento SMD madura e amplamente adotada. A tendência geral no desenvolvimento de LED continua em direção a várias áreas-chave:

• Maior Eficiência (Lúmens por Watt):Melhorias contínuas no crescimento epitaxial, projeto de chip e tecnologia de fósforo produzem mais saída de luz para a mesma entrada elétrica, reduzindo o consumo de energia e a carga térmica.
• Índice de Reprodução de Cor (IRC) Mais Alto:Para aplicações onde a percepção precisa da cor é importante (ex.: iluminação de varejo, fotografia), LEDs com misturas de múltiplos fósforos ou estruturas novas são desenvolvidos para emitir um espectro mais completo, melhorando os valores de IRC.
• Miniaturização:Pegadas de encapsulamento ainda menores (ex.: tamanhos métricos 0402, 0201) estão disponíveis para aplicações extremamente restritas em espaço, embora frequentemente com uma compensação na saída total de luz e capacidade de manejo térmico.
• Soluções Integradas:O mercado vê crescimento em LEDs com resistores limitadores de corrente integrados, diodos de proteção ou até mesmo circuitos integrados driver completos, simplificando o projeto de circuito para os usuários finais.
• LEDs Inteligentes e Controláveis:A integração com circuitos de dimerização por modulação por largura de pulso (PWM) e interfaces endereçáveis digitais (como WS2812) é comum, permitindo controle dinâmico de cor e brilho.

Embora este componente específico seja um dispositivo padrão, monocromático e não endereçável, seu desempenho confiável e compatibilidade com processos automatizados garantem sua relevância contínua em uma vasta gama de aplicações de indicador e retroiluminação onde simplicidade, custo-benefício e robustez são os principais objetivos de projeto.