Folha de Dados da Série LTL1CHKxKNN de Lâmpadas LED - Pacote T-1 3mm - Tensão Direta 2.0-2.4V - Corrente Contínua 30mA - Cores do Vermelho Hiper ao Verde - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações técnicas para a série LTL1CHKxKNN de diodos emissores de luz (LEDs). Esta família de produtos consiste em lâmpadas LED de montagem furo passante padrão T-1 (3mm), projetadas para aplicações de indicação de uso geral que requerem um nível mais elevado de intensidade luminosa. Os dispositivos são construídos usando a tecnologia de material Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) cultivado sobre um substrato de Arseneto de Gálio (GaAs), conhecido por produzir luz visível de alta eficiência em uma gama de cores do vermelho ao verde.

As vantagens centrais desta série incluem baixo consumo de energia, alta eficiência luminosa e compatibilidade com níveis de acionamento de circuitos integrados (CI) devido aos baixos requisitos de corrente. Todas as variantes desta série apresentam uma lente transparente, que não difunde a luz, resultando em um feixe mais focado e intenso, adequado para indicação clara.

O mercado-alvo para estes LEDs é amplo, abrangendo qualquer dispositivo eletrônico que necessite de indicadores de status, luzes de painel ou iluminação simples, onde confiabilidade, visibilidade e custo-benefício são considerações-chave.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

As especificações máximas absolutas definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Para operação confiável, estes limites nunca devem ser excedidos, mesmo momentaneamente.

• Dissipação de Potência (Pd):Todos os dispositivos da série têm uma dissipação de potência máxima de 75 mW a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C. Exceder este limite pode levar a superaquecimento e falha catastrófica.
• Corrente Direta:Duas classificações de corrente são especificadas:
  • Corrente Direta Contínua (I_F):A corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente é de 30 mA para todas as cores.
  • Corrente Direta de Pico:Uma corrente pulsada mais alta é permitida sob condições específicas. Para as variantes vermelhas (Vermelho Hiper, Super Vermelho, Vermelho), a corrente de pico é de 90 mA com um ciclo de trabalho de 1/10 e largura de pulso de 0,1ms. Para as variantes laranja, amarela e verde, a corrente de pico é de 60 mA nas mesmas condições. Este parâmetro é crucial para esquemas de multiplexação ou operação pulsada.
• Derating Térmico:A corrente direta contínua máxima deve ser reduzida linearmente acima de 70°C a uma taxa de 0,4 mA/°C. Isto significa que a corrente contínua permitida diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta, o que é uma consideração crítica de projeto para ambientes de alta temperatura.
• Tensão Reversa (V_R):A tensão reversa máxima permitida é de 5V a uma corrente reversa (I_R) de 100 µA. Aplicar uma tensão reversa mais alta pode romper a junção PN do LED.
• Faixas de Temperatura:A faixa de temperatura de operação é de -40°C a +100°C, e a faixa de temperatura de armazenamento é de -55°C a +100°C, indicando desempenho robusto em uma ampla gama de condições.
• Temperatura de Soldagem:Os terminais podem ser soldados a 260°C por no máximo 5 segundos, com o ponto de solda a pelo menos 1,6mm (0,063") de distância do corpo do LED para evitar danos térmicos à lente de epóxi e ao chip interno.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são medidos sob condições de teste padrão (T_A=25°C) e definem o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (I_v):Este é um parâmetro óptico chave. Todos os dispositivos têm uma intensidade luminosa mínima de 140 mcd (milicandela) a uma corrente direta (I_F) de 20mA. Os valores típicos variam de 210 mcd a 320 mcd dependendo da variante de cor específica. A intensidade é medida usando uma combinação de sensor e filtro que aproxima a curva de resposta fotópica (olho humano) (CIE). A folha de dados observa que os produtos são classificados em dois níveis de intensidade luminosa, com o código do nível marcado na embalagem.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):A série apresenta um ângulo de visão estreito de 45 graus. Isto é definido como o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor medido no eixo central (0°). Esta característica resulta em um feixe de luz mais direcional.
• Especificações de Comprimento de Onda:Três métricas de comprimento de onda chave são fornecidas:
  • Comprimento de Onda de Pico (λ_P):O comprimento de onda no qual a potência óptica de saída é máxima. Varia de 575 nm (Verde) a 650 nm (Vermelho Hiper).
  • Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Um único comprimento de onda derivado do diagrama de cromaticidade CIE que melhor representa a cor percebida da luz. Geralmente é mais relevante para a definição de cor do que o comprimento de onda de pico. Os valores variam de 572 nm (Verde) a 639 nm (Vermelho Hiper).
  • Largura Espectral à Meia Altura (Δλ):A largura do espectro de emissão na metade de sua potência máxima (Largura Total à Meia Altura - FWHM). Indica a pureza da cor. Os LEDs vermelhos têm um espectro mais amplo (20 nm), enquanto os LEDs amarelos e verdes têm um espectro mais estreito (15-17 nm).
• Tensão Direta (V_F):A queda de tensão no LED quando acionado a 20mA. A V_Fmínima está entre 2,0V e 2,05V, e a V_Ftípica está entre 2,3V e 2,4V, dependendo da cor. Este parâmetro é essencial para projetar o resistor limitador de corrente em série com o LED.
• Corrente Reversa (I_R):A corrente de fuga quando uma tensão reversa de 5V é aplicada. É tipicamente de 100 µA ou menos.
• Capacitância (C):A capacitância da junção é tipicamente de 40 pF quando medida a 0V de polarização e frequência de 1 MHz. Isto pode ser um fator em aplicações de comutação de alta velocidade.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados indica o uso de um sistema de binning principalmente para intensidade luminosa. Os produtos são classificados em dois níveis de intensidade (bins). O código de bin específico para um determinado LED está marcado em sua embalagem individual. Isto permite que os projetistas selecionem LEDs com níveis de brilho consistentes para suas aplicações. Embora não detalhados explicitamente para comprimento de onda ou tensão direta neste documento, tais parâmetros geralmente têm faixas de tolerância (Mín./Típ./Máx.) que efetivamente definem bins implícitos.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados referencia uma página dedicada a "Curvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas". Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, com base em folhas de dados padrão de LED, estes normalmente incluem:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V):Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente, geralmente em uma relação quase linear dentro da faixa de operação.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Ilustra a característica exponencial V-I do diodo.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, destacando a importância do gerenciamento térmico.
• Distribuição Espectral:Um gráfico mostrando a potência relativa emitida em diferentes comprimentos de onda, representando visualmente o comprimento de onda de pico e a largura espectral à meia altura.
• Padrão do Ângulo de Visão:Um gráfico polar mostrando a distribuição espacial da intensidade da luz ao redor do LED.

Estas curvas são inestimáveis para entender o comportamento do dispositivo em condições não padrão e para o projeto preciso de circuitos.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O LED usa um pacote radial de montagem furo passante padrão T-1 (3mm). Notas dimensionais chave incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros, com polegadas fornecidas entre parênteses.
• Uma tolerância padrão de ±0,25mm (±0,010") aplica-se, salvo indicação em contrário.
• A resina sob o flange pode se projetar até um máximo de 1,0mm (0,04").
• O espaçamento dos terminais é medido no ponto onde os terminais saem do corpo do pacote, o que é crítico para a colocação dos furos na PCB.
• O desenho do pacote (referenciado como Série LTL1CHx) normalmente mostraria o comprimento total, o diâmetro da lente, o comprimento e diâmetro dos terminais, e a posição do ponto plano ou outro indicador de polaridade no flange.

5.2 Identificação da Polaridade

Para LEDs de montagem furo passante, o terminal mais longo é universalmente o ânodo (positivo), e o terminal mais curto é o cátodo (negativo). Além disso, a maioria dos pacotes tem um ponto plano na borda do flange, que normalmente está localizado no lado do cátodo. Sempre verifique a polaridade antes de soldar para evitar danos por polarização reversa.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A diretriz principal fornecida é para soldagem manual ou por onda: a ponta do ferro de soldar deve estar a pelo menos 1,6mm de distância do corpo plástico do LED, e a temperatura não deve exceder 260°C por mais de 5 segundos. Calor prolongado pode carbonizar a lente de epóxi, causar delaminação interna ou danificar as ligações dos fios.

Notas Gerais de Montagem:

• Evite aplicar tensão mecânica aos terminais próximos ao corpo.
• Não limpe o LED com limpadores ultrassônicos, pois a cavitação pode danificar a estrutura interna.
• Use procedimentos de manuseio antiestático apropriados durante a montagem para proteger o chip semicondutor de descargas eletrostáticas (ESD), embora os LEDs sejam geralmente mais robustos do que alguns CIs.

7. Informações de Embalagem e Pedido

O esquema de numeração de peças para a série é LTL1CHKxKNN, onde "x" denota o código de cor:

• D:Vermelho Hiper (AlInGaP)
• R:Super Vermelho (AlInGaP)
• E:Vermelho (AlInGaP)
• F:Laranja Amarelo (AlInGaP)
• Y:Âmbar Amarelo (AlInGaP)
• S:Amarelo (AlInGaP)
• G:Verde (AlInGaP)

Todas as variantes compartilham a lente transparente e o mesmo pacote básico. O tipo específico de embalagem (ex.: a granel, fita e carretel) não é especificado no conteúdo fornecido, mas seria definido pelo fornecedor.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Como lâmpadas indicadoras de uso geral, estes LEDs são adequados para:

• Indicadores de ligado/status em eletrônicos de consumo, eletrodomésticos e painéis de controle industrial.
• Iluminação de fundo para interruptores, botões e legendas.
• Iluminação decorativa simples.
• Aplicações básicas de opto-isolador ou sensor (usando o LED como fonte de luz).

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Um resistor limitador de corrente externo é obrigatório. Calcule o valor do resistor usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Sempre use a V_Fmáxima da folha de dados para um projeto conservador, garantindo que a corrente não exceda o nível desejado.
• Gerenciamento Térmico:Para operação contínua próxima à classificação máxima de corrente ou em altas temperaturas ambientes, considere a curva de derating. Garanta fluxo de ar adequado se vários LEDs forem usados em um espaço confinado.
• Ângulo de Visão:O ângulo de visão de 45° cria um ponto de luz mais focado. Para iluminação de área mais ampla, um LED com lente difusa ou um difusor externo seria mais apropriado.
• Circuitos de Acionamento:Os LEDs podem ser acionados diretamente a partir de pinos GPIO de microcontroladores (que normalmente fornecem/absorvem até 20-25mA) ou através de drivers de transistor para corrente mais alta ou multiplexação de muitos LEDs.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O diferencial chave da série LTL1CHKxKNN é o uso da tecnologia AlInGaP para cores do vermelho ao amarelo/verde. Comparada a tecnologias mais antigas como GaAsP (Fosfeto de Arseneto de Gálio), o AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior, significando saída de luz mais brilhante para a mesma quantidade de corrente elétrica. A lente transparente fornece a maior saída de luz possível do pacote, pois nenhuma luz é espalhada ou absorvida por uma tonalidade difusa. O ângulo de visão estreito de 45° é uma escolha específica para aplicações que requerem um feixe direcionado em vez de um brilho ambiente amplo.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Posso acionar este LED diretamente de uma fonte de 5V sem um resistor?

R:No.Sem um resistor limitador de corrente, o LED tentará drenar corrente excessiva, excedendo rapidamente suas especificações máximas e levando a falha imediata. Um resistor em série é sempre necessário para acionamento por tensão constante.

P: Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico e Comprimento de Onda Dominante?

R: O Comprimento de Onda de Pico é onde a maior potência óptica é emitida. O Comprimento de Onda Dominante é calculado a partir das coordenadas de cor e melhor corresponde à cor percebida pelo olho humano. Para LEDs monocromáticos, eles geralmente são próximos, mas o Comprimento de Onda Dominante é o padrão para especificar a cor.

P: O LED fica quente durante a operação. Isso é normal?

R: Sim, é normal que um LED gere calor. A eficiência não é 100%; parte da potência elétrica é convertida em calor na junção. É por isso que a especificação de derating e as considerações térmicas são importantes para a confiabilidade de longo prazo.

P: Posso usar PWM (Modulação por Largura de Pulso) para dimerizar este LED?

R: Sim, estes LEDs são bem adequados para dimerização por PWM. Você pode acioná-los com a corrente direta de pico (60mA ou 90mA dependendo da cor) em um ciclo de trabalho baixo para alcançar uma corrente média que dimerize o LED. Certifique-se de que a frequência PWM seja alta o suficiente (tipicamente >100Hz) para evitar cintilação visível.

11. Exemplos Práticos de Projeto e Uso

Exemplo 1: Indicador de Status de Microcontrolador

Um uso comum é como indicador de energia. Conecte o ânodo de um LED vermelho (LTL1CHKEKNN) a uma linha de 3,3V do microcontrolador através de um resistor. Calcule o resistor: Supondo V_F= 2,4V e I_Fdesejada = 10mA (para menor potência), R = (3,3V - 2,4V) / 0,01A = 90Ω. Um resistor padrão de 100Ω forneceria aproximadamente 9mA, o que é seguro e suficientemente brilhante.

Exemplo 2: Indicador de Painel 12V

Para um painel automotivo ou industrial de 12V, o resistor em série dissipará mais potência. Para um LED verde (LTL1CHKGKNN) a 20mA: R = (12V - 2,4V) / 0,02A = 480Ω. A potência no resistor é P = I²R = (0,02)²* 480 = 0,192W. Um resistor padrão de 1/4W (0,25W) é adequado, mas funcionará quente. Usar um resistor de 1/2W fornece uma margem de segurança melhor.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

Estes LEDs são baseados em uma estrutura de dupla heterojunção usando Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) como a camada ativa emissora de luz. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa a partir das camadas semicondutoras tipo N e tipo P, respectivamente. Eles se recombinam de forma radiante, liberando energia na forma de fótons (luz). A composição específica da liga AlInGaP determina a energia da banda proibida do material, que dita diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida. Uma banda proibida mais larga produz comprimentos de onda mais curtos (verde/amarelo), enquanto uma banda proibida mais estreita produz comprimentos de onda mais longos (vermelho). A lente de epóxi transparente serve para proteger o chip semicondutor, moldar o feixe através de sua geometria de cúpula e fornecer um meio para extração eficiente de luz do material semicondutor de alto índice.

13. Tendências de Desenvolvimento Tecnológico

Embora esta folha de dados represente um produto maduro e amplamente utilizado, a tecnologia LED continua a evoluir. Tendências relevantes para esta classe de dispositivo incluem:

• Aumento da Eficiência:Melhorias contínuas em ciência dos materiais e crescimento epitaxial levam a mais lúmens por watt (lm/W), significando luz mais brilhante ou menor consumo de energia para o mesmo brilho.
• Consistência de Cor:Tolerâncias de binning mais apertadas para comprimento de onda e intensidade luminosa estão se tornando padrão, permitindo aparência mais uniforme em aplicações com múltiplos LEDs.
• Embalagem:Embora a montagem furo passante permaneça popular para prototipagem e certas aplicações, os pacotes de dispositivo de montagem em superfície (SMD) (como 0603, 0805) tornaram-se amplamente o padrão da indústria para produção em grande volume devido ao seu tamanho menor e adequação para montagem automatizada.
• Ampliação das Aplicações:A confiabilidade fundamental e a eficiência de LEDs como estes continuam a impulsionar sua adoção em novas áreas além de simples indicadores, como em iluminação geral de baixo nível, sinalização e iluminação interior automotiva.