Ficha Técnica do LED Azul LTL87HTBK - Lente Redonda 5mm - Tensão Direta 4.0V - Dissipação de Potência 120mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTL87HTBK é um diodo emissor de luz (LED) azul que utiliza um material semicondutor de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). É encapsulado no formato padrão redondo de 5mm para orifício passante, com uma lente transparente, projetado para aplicações gerais de indicação e iluminação. As suas principais características incluem baixo consumo de energia, um amplo ângulo de visão e a inerente longa vida útil e confiabilidade da tecnologia de iluminação de estado sólido.

1.1 Vantagens Principais

• Baixo Consumo de Energia:Opera eficientemente em correntes de acionamento típicas, tornando-o adequado para dispositivos alimentados por bateria.
• Amplo Ângulo de Visão (120°):Proporciona uma distribuição de luz ampla e uniforme, ideal para indicadores de painel e luzes de estado.
• Confiabilidade de Estado Sólido:Oferece uma longa vida operacional, sem filamentos ou envoltórios de vidro para quebrar, garantindo durabilidade em diversos ambientes.

1.2 Aplicações Alvo

Este LED destina-se ao uso em equipamentos eletrónicos comuns. Aplicações típicas incluem indicadores de estado em eletrónica de consumo, retroiluminação para pequenos visores, iluminação de painéis e iluminação decorativa. Não foi projetado para aplicações que exijam confiabilidade excecional onde uma falha possa comprometer a segurança (por exemplo, aviação, suporte de vida médico).

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida.

• Dissipação de Potência (Pd):Máximo de 120 mW. Esta é a potência total (Vf * If) que o encapsulamento pode dissipar como calor.
• Corrente Direta (DC):Máximo contínuo de 30 mA.
• Corrente Direta de Pico:Máximo de 100 mA, permitido apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms).
• Temperatura de Operação (Ta):Faixa de temperatura ambiente de -25°C a +80°C.
• Temperatura de Armazenamento (Tstg):-30°C a +100°C.
• Temperatura de Soldadura dos Terminais:260°C por no máximo 5 segundos, medido a 1.6mm do corpo do LED.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C e definem o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 65 mcd a um típico de 180 mcd e um máximo de 520 mcd a uma corrente direta (If) de 20 mA. Aplica-se uma tolerância de ±15% à intensidade garantida.
• Tensão Direta (Vf):Tipicamente 4.0V, com um máximo de 4.0V em If=20mA. O mínimo é 3.5V.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):120 graus. Este é o ângulo total onde a intensidade luminosa cai para metade do seu valor axial.
• Comprimento de Onda de Pico (λp):468 nm. Este é o comprimento de onda no ponto mais alto do espectro de emissão.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):470 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor.
• Largura Espectral a Meia Altura (Δλ):25 nm. Isto indica a pureza espectral; um valor menor significa uma luz mais monocromática.
• Corrente Reversa (Ir):Máximo de 100 μA a uma tensão reversa (Vr) de 5V. O dispositivo não foi projetado para operação reversa.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção, os LEDs são classificados (binning) com base em parâmetros ópticos chave. O LTL87HTBK utiliza dois critérios principais de binning.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são classificados em bins com base na sua intensidade luminosa medida a 20mA. Cada bin tem um valor mínimo e máximo, com uma tolerância de ±15% nos limites do bin. O código do bin (por exemplo, D, E, F...L) está marcado na embalagem.

• Exemplo:O bin 'G' tem uma faixa de intensidade de 140 a 180 mcd.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Os LEDs também são classificados pelo seu comprimento de onda dominante para controlar a consistência da cor. A tolerância para cada limite de bin é de ±1 nm.

• Exemplo:O bin 'B08' tem uma faixa de comprimento de onda dominante de 465.0 a 470.0 nm.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as curvas de desempenho típicas para tais LEDs incluiriam:

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

Esta curva mostra a relação exponencial entre corrente e tensão. A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que diminui ligeiramente à medida que a temperatura da junção aumenta.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Esta curva é geralmente linear em correntes mais baixas, mas pode saturar em correntes mais altas devido a efeitos térmicos e à queda de eficiência.

4.3 Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente

A saída de luz de um LED diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta curva de derating é crítica para projetar aplicações que operam numa ampla faixa de temperaturas.

4.4 Distribuição Espectral

Um gráfico que mostra a intensidade relativa versus comprimento de onda, centrado em torno de 468 nm com uma largura a meia altura típica de 25 nm, definindo o ponto de cor azul.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo é um LED redondo padrão de 5mm. Notas dimensionais chave incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros (polegadas).
• A tolerância é de ±0.25mm, salvo indicação em contrário.
• A protuberância máxima da resina sob o flange é de 1.0mm.
• O espaçamento dos terminais é medido no ponto onde os terminais emergem do corpo do encapsulamento.

5.2 Identificação da Polaridade

O terminal mais longo é o ânodo (positivo) e o terminal mais curto é o cátodo (negativo). Além disso, o lado do cátodo tem frequentemente uma marca plana no flange de plástico da lente do LED.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Formação dos Terminais

• Dobre os terminais num ponto a pelo menos 3mm da base da lente do LED.
• Não utilize a base do suporte dos terminais como fulcro.
• Execute a formação dos terminais à temperatura ambiente e antes do processo de soldadura.

6.2 Parâmetros de Soldadura

Mantenha uma folga mínima de 2mm da base da lente ao ponto de soldadura. Evite imergir a lente na solda.

• Soldadura Manual (Ferro):Temperatura máxima de 300°C por no máximo 3 segundos (apenas uma vez).
• Soldadura por Onda:Pré-aqueça a um máximo de 100°C por até 60 segundos. Onda de solda a um máximo de 260°C por até 10 segundos.

Aviso:Temperatura ou tempo excessivos podem deformar a lente ou causar falha catastrófica.

6.3 Condições de Armazenamento

• Ambiente de armazenamento recomendado: ≤30°C e ≤70% de humidade relativa.
• LEDs removidos da embalagem original devem ser utilizados dentro de três meses.
• Para armazenamento prolongado fora da embalagem original, utilize um recipiente selado com dessecante ou um ambiente de azoto.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificação de Embalagem

• Unidade Básica:1000, 500 ou 250 peças por saco de embalagem antiestática.
• Caixa Interna:10 sacos de embalagem por caixa (total 10.000 peças).
• Caixa Externa:8 caixas internas por caixa (total 80.000 peças). A última embalagem num lote de envio pode não estar completa.

8. Recomendações de Projeto de Aplicação

8.1 Projeto do Circuito de Acionamento

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para garantir brilho uniforme ao ligar vários LEDs em paralelo, éfortemente recomendadoutilizar um resistor limitador de corrente individual em série com cada LED. Acionar vários LEDs em paralelo diretamente a partir de uma fonte de tensão (sem resistores individuais) pode levar a uma discrepância significativa de brilho devido às variações naturais na tensão direta (Vf) de cada dispositivo.

8.2 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

Este LED é suscetível a danos por descarga eletrostática. Devem ser tomadas precauções durante a manipulação e montagem:

• Utilize pulseiras aterradas ou luvas antiestáticas.
• Certifique-se de que todo o equipamento, estações de trabalho e prateleiras de armazenamento estão devidamente aterrados.
• Use um ionizador para neutralizar a carga estática que pode acumular-se na lente de plástico.

8.3 Gestão Térmica

Embora seja um dispositivo de baixa potência, operar no ou próximo da corrente DC máxima (30mA) irá gerar calor. Garanta ventilação adequada na aplicação para manter a temperatura da junção do LED dentro da faixa operacional especificada, uma vez que o calor excessivo reduz a saída de luz e a vida útil.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTL87HTBK, como um LED azul InGaN padrão de 5mm, diferencia-se pela sua combinação específica de bins de intensidade luminosa e bins de comprimento de onda dominante. Comparado com LEDs azuis de tecnologia mais antiga (por exemplo, usando carbeto de silício), os LEDs InGaN oferecem eficiência significativamente maior e luz azul mais brilhante e saturada. A sua principal vantagem reside no sistema de binning bem definido, permitindo aos projetistas selecionar componentes para cor e brilho consistentes nas suas aplicações.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

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

Usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte - Vf_led) / If. Para um Vf típico de 4.0V a 20mA: R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50 ohms. O valor padrão mais próximo é 51 ohms. Calcule sempre a dissipação de potência no resistor: P = I²R = (0.02)² * 51 = 0.0204W, portanto um resistor padrão de 1/4W é suficiente.

10.2 Posso acionar este LED com uma fonte de 3.3V?

Possivelmente, mas não de forma confiável. A tensão direta mínima é de 3.5V e a típica é de 4.0V. Uma fonte de 3.3V pode não acender o LED, ou pode produzir luz muito fraca e inconsistente. Recomenda-se um conversor boost ou uma tensão de alimentação mais alta.

10.3 Por que há uma tolerância de ±15% na intensidade luminosa?

Esta tolerância considera variações do sistema de medição e pequenas variações de produção. O sistema de binning fornece uma faixa mais precisa para seleção. A intensidade real de um dispositivo no bin 'G' (140-180 mcd) estará dentro dessa faixa, mais a tolerância de medição.

11. Estudo de Caso de Projeto Prático

11.1 Painel de Indicador de Estado com Múltiplos LEDs

Cenário:Projetar um painel de controlo com 10 indicadores de estado azuis, todos exigindo brilho uniforme, alimentados por uma linha de 12V.

Solução de Projeto:

1. Topologia do Circuito:Utilize 10 circuitos de acionamento idênticos em paralelo, cada um consistindo do LED e do seu próprio resistor em série. Evite um único resistor a acionar todos os LEDs em paralelo.
2. Cálculo do Resistor:If alvo = 20mA. Vf (típico) = 4.0V. R = (12V - 4.0V) / 0.020A = 400 ohms. Use um resistor padrão de 390 ou 430 ohms. Potência: P = (0.02)² * 400 = 0.16W, portanto um resistor de 1/4W é adequado.
3. Binning:Especifique LEDs do mesmo bin de intensidade luminosa (por exemplo, todos do bin 'G') e do mesmo bin de comprimento de onda dominante (por exemplo, todos do bin 'B08') para garantir consistência visual.
4. Layout:Mantenha a distância de curvatura dos terminais de 3mm e a folga de soldadura de 2mm. Forneça algum espaço entre os LEDs para dissipação de calor.

12. Princípio de Funcionamento

O LTL87HTBK é um diodo semicondutor de junção p-n baseado em Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). Quando uma tensão direta que excede a tensão de ativação do diodo (aproximadamente 3.5V) é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa (a junção). Quando os eletrões se recombinam com as lacunas nesta região ativa, a energia é libertada na forma de fotões (luz). A composição específica da liga de InGaN determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda (cor) da luz emitida — neste caso, azul em torno de 470 nm.

13. Tendências Tecnológicas

Os LEDs azuis InGaN, pioneiros no início da década de 1990, foram um avanço fundamental na iluminação de estado sólido. Eles permitiram a criação de LEDs brancos (combinando luz azul com fósforos amarelos) e visores a cores completas. As tendências atuais nesta tecnologia focam-se em aumentar a eficiência (lúmens por watt), melhorar o índice de reprodução de cor (IRC) para aplicações de luz branca e desenvolver encapsulamentos miniaturizados e de alta densidade. Embora os LEDs de orifício passante de 5mm permaneçam populares para indicadores, os encapsulamentos de dispositivo de montagem em superfície (SMD) são agora dominantes para iluminação devido ao seu melhor desempenho térmico e adequação para montagem automatizada.