Especificação da Lâmpada LED 1254-10SURD/S530-A3 - Vermelho Brilhante - 20mA - 400mcd - Ângulo de Visão de 30° - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para uma lâmpada LED de alto brilho na cor vermelho brilhante. O dispositivo faz parte de uma série projetada para aplicações que exigem saída luminosa superior e confiabilidade. Ele utiliza tecnologia de chip AlGaInP encapsulada em resina difusa vermelha, proporcionando uma emissão distinta de vermelho brilhante. O produto é projetado com foco em robustez e conformidade com padrões ambientais e de segurança modernos, incluindo ser livre de chumbo (Pb-free), compatível com RoHS, compatível com o REACH da UE e atendendo aos requisitos de livre de halogênio (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm). Está disponível em embalagem de fita e carretel para processos de montagem automatizada.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

A principal vantagem deste LED é a combinação de alta intensidade luminosa (até 400 mcd típico) com uma construção confiável e robusta. A disponibilidade de vários ângulos de visão (com esta variante específica apresentando um semi-ângulo de 30°) permite que os projetistas selecionem o padrão de feixe ideal para sua aplicação. Sua conformidade com diretivas ambientais internacionais o torna adequado para mercados globais. As aplicações-alvo são principalmente em eletrônicos de consumo, incluindo televisores, monitores de computador, telefones e equipamentos de informática em geral, onde são necessárias funções de indicação ou retroiluminação.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta seção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros técnicos do dispositivo, conforme definido na ficha técnica.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os Valores Máximos Absolutos definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Estas não são condições para operação normal.

• Corrente Direta Contínua (I_F): 25 mA. Exceder esta corrente continuamente gerará calor excessivo, degradando a vida útil do LED e potencialmente causando falha catastrófica.
• Corrente Direta de Pico (I_FP): 60 mA (a 1/10 do ciclo de trabalho, 1 kHz). Esta classificação permite pulsos curtos de corrente mais alta, úteis para esquemas de multiplexação ou dimerização por PWM, mas a corrente média deve permanecer dentro da classificação contínua.
• Tensão Reversa (V_R): 5 V. LEDs têm tensões de ruptura reversa muito baixas. Aplicar uma tensão reversa maior que 5V pode causar ruptura imediata e irreversível da junção.
• Dissipação de Potência (P_d): 60 mW. Esta é a potência máxima que o encapsulamento pode dissipar como calor a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C. A dissipação utilizável real diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta.
• Temperatura de Operação & Armazenamento: -40°C a +85°C (Operação), -40°C a +100°C (Armazenamento). Estas faixas definem as condições ambientais que o dispositivo pode suportar durante o uso e períodos não operacionais.
• Temperatura de Soldagem: 260°C por 5 segundos. Isto é crítico para processos de soldagem por onda ou refusão para evitar danos térmicos ao encapsulamento de epóxi e às ligações internas dos fios.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estas características são medidas sob condições padrão de teste (T_a=25°C, I_F=20mA) e definem o desempenho do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (I_v): 250 mcd (Mín), 400 mcd (Típ). Esta é a medida primária de brilho. O valor típico de 400 mcd indica uma saída muito brilhante para uma lâmpada LED padrão. Os projetistas devem usar o valor mínimo para cálculos de brilho no pior caso.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2): 30° (Típ). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico. Um ângulo de 30° produz um feixe relativamente focado, adequado para indicadores direcionais.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p): 632 nm (Típ). O comprimento de onda no qual a emissão espectral é mais forte. Para um vermelho brilhante, isto cai na região superior vermelha/laranja do espectro.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d): 624 nm (Típ). Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que corresponde à cor da luz do LED. É o parâmetro chave para especificação de cor.
• Tensão Direta (V_F): 1.7V (Mín), 2.0V (Típ), 2.4V (Máx) a 20mA. Esta é a queda de tensão no LED durante a operação. É crucial para projetar o circuito limitador de corrente. O driver deve ser capaz de lidar com a V_Fmáxima para garantir a regulação adequada da corrente.
• Corrente Reversa (I_R): 10 μA (Máx) a V_R=5V. Esta é a pequena corrente de fuga quando o diodo está polarizado reversamente dentro de sua classificação máxima.

Incertezas de Medição: A ficha técnica observa tolerâncias específicas para medições: ±0.1V para V_F, ±10% para I_v, e ±1.0nm para λ_d. Estas devem ser consideradas em aplicações de alta precisão.

3. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas características fornecidas oferecem uma visão mais profunda do comportamento do dispositivo sob condições variáveis.

3.1 Distribuição Espectral e Diretividade

A curva deIntensidade Relativa vs. Comprimento de Ondamostra uma distribuição típica semelhante a uma Gaussiana centrada em torno de 632 nm, com uma largura de banda espectral (Δλ) de aproximadamente 20 nm. Esta largura de banda estreita é característica dos LEDs AlGaInP e resulta em uma cor saturada. A curva deDiretividadeconfirma visualmente o ângulo de visão de 30°, mostrando como a intensidade diminui simetricamente com o ângulo a partir do eixo central.

3.2 Relações Elétricas e Térmicas

A curvaCorrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)exibe a clássica relação exponencial do diodo. No ponto de operação típico de 20mA, a tensão é de 2.0V. A curva é essencial para entender a resistência dinâmica do LED e para análise térmica, pois V_Ftem um coeficiente de temperatura negativo.

A curvaIntensidade Relativa vs. Corrente Diretamostra que a saída de luz é quase linear com a corrente na faixa inferior, mas pode saturar em correntes mais altas devido ao "droop" térmico e de eficiência. Operar em ou abaixo de 20mA é ideal para linearidade e longevidade.

3.3 Dependência da Temperatura

A curvaIntensidade Relativa vs. Temperatura Ambientedemonstra uma diminuição significativa na saída de luz à medida que a temperatura aumenta. Este é um fator de projeto crítico; o LED ficará mais fraco em um ambiente quente (por exemplo, dentro de um dispositivo eletrônico fechado) em comparação com as condições de laboratório a 25°C.

A curvaCorrente Direta vs. Temperatura Ambiente, quando considerada com a classificação de dissipação de potência, forma a base para aderating. À medida que a temperatura ambiente aumenta, a corrente direta contínua máxima permitida deve ser reduzida para manter a temperatura da junção dentro de limites seguros e prevenir degradação acelerada. A ficha técnica aconselha consultar a curva de derating específica do produto.

4. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

4.1 Dimensões do Encapsulamento

A ficha técnica inclui um desenho dimensional detalhado da lâmpada LED. As especificações mecânicas principais incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros.
• A altura do flange (a borda na base da cúpula) deve ser inferior a 1.5mm (0.059"). Isto é importante para folga na montagem final.
• A tolerância padrão para dimensões não especificadas é ±0.25mm, o que é típico para esta classe de componente.
• O desenho define o espaçamento dos terminais, o diâmetro do corpo, a altura total e a forma da lente. Dimensões precisas são críticas para o projeto do footprint da PCB e para garantir o encaixe adequado em alojamentos ou lentes.

4.2 Identificação da Polaridade

O terminal do cátodo (negativo) é tipicamente identificado por um ponto plano na lente do LED, um terminal mais curto ou uma marca no encapsulamento. O desenho dimensional deve indicar isso claramente. A polaridade correta é essencial durante a instalação, pois aplicar tensão reversa pode danificar o dispositivo.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio adequado é crucial para a confiabilidade. As diretrizes são baseadas na prevenção de danos mecânicos, térmicos e eletrostáticos.

5.1 Formação dos Terminais

• A dobra deve ocorrer a pelo menos 3mm da base da lâmpada de epóxi para evitar transferir tensão para o chip interno e as ligações dos fios.
• A formação deve ser feitaantes soldering.
• do corte. O corte dos terminais deve ser feito à temperatura ambiente para evitar choque térmico.
• Os furos da PCB devem estar perfeitamente alinhados com os terminais do LED para evitar tensão de montagem.

5.2 Armazenamento

• Armazenamento recomendado: ≤30°C e ≤70% de Umidade Relativa (UR).
• Vida útil na prateleira após o envio: 3 meses sob estas condições.
• Para armazenamento mais longo (até 1 ano), use um recipiente selado com nitrogênio e dessecante.
• Evite mudanças rápidas de temperatura em ambientes úmidos para prevenir condensação.

5.3 Processo de Soldagem

Soldagem Manual: Temperatura da ponta do ferro ≤300°C (para um ferro de no máximo 30W), tempo de soldagem ≤3 segundos por terminal. Mantenha uma distância mínima de 3mm do ponto de solda até a lâmpada de epóxi.

Soldagem por Imersão (Onda): Pré-aquecimento ≤100°C por ≤60 segundos. Temperatura do banho de solda ≤260°C por ≤5 segundos. Mantenha a regra de distância de 3mm.

Notas Críticas de Soldagem:

• Evite tensão nos terminais durante as fases de alta temperatura.
• Não solde (por imersão ou manual) o mesmo LED mais de uma vez.
• Proteja o LED de choques mecânicos até que ele esfrie à temperatura ambiente após a soldagem.
• Permita o resfriamento gradual; evite resfriamento rápido por imersão.
• Sempre use a menor temperatura e tempo de soldagem eficazes.

5.4 Limpeza

Se a limpeza for necessária:

• Use álcool isopropílico à temperatura ambiente.
• O tempo de imersão não deve ser superior a um minuto.
• Seque ao ar à temperatura ambiente.
• Evite limpeza ultrassônicaa menos que seja absolutamente necessário e somente após testes de pré-qualificação completos, pois a cavitação pode danificar a estrutura interna.

5.5 Gerenciamento Térmico e ESD

Gerenciamento Térmico: O projeto térmico eficaz é obrigatório. A corrente deve ser submetida a derating de acordo com a temperatura ambiente, conforme mostrado na curva de derating do produto. Controlar a temperatura de operação do LED é fundamental para manter o brilho e a confiabilidade de longo prazo.

ESD (Descarga Eletrostática): Este LED é sensível a ESD. Precauções padrão contra ESD devem ser seguidas durante o manuseio e montagem: use estações de trabalho aterradas, pulseiras antiestáticas e recipientes condutivos. A ESD pode causar danos latentes ou catastróficos ao chip semicondutor.

6. Embalagem e Informações de Pedido

6.1 Especificação da Embalagem

O dispositivo é embalado para garantir resistência à umidade e proteção contra descarga eletrostática.

• Embalagem Primária: 200-1000 peças por saco antiestático.
• Embalagem Secundária: 4 sacos por caixa interna.
• Embalagem Terciária: 10 caixas internas por caixa mestra (externa).

6.2 Explicação dos Rótulos

Os rótulos na embalagem contêm informações-chave para rastreabilidade e identificação:

• CPN: Número da Peça do Cliente.
• P/N: Número da Peça do Fabricante (ex.: 1254-10SURD/S530-A3).
• QTY: Quantidade de peças no saco/caixa.
• CAT: Código de classificação ou "binning" (ex.: para intensidade ou comprimento de onda).
• HUE: Código do Comprimento de Onda Dominante.
• REF: Informação de referência.
• LOT No: Número do Lote de Fabricação para rastreabilidade.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED é idealmente adequado para:

• Indicadores de Status: Luzes de ligado, modo de espera ou função ativa em TVs, monitores e computadores onde o alto brilho garante boa visibilidade.
• Retroiluminação: Para pequenas legendas ou símbolos em painéis de controle ou telefones.
• Sinalização de Uso Geral: Qualquer aplicação que exija um sinal visual vermelho claro e brilhante em eletrônicos de consumo.

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente: Sempre alimente o LED com uma fonte de corrente constante ou uma fonte de tensão com um resistor em série. Calcule o valor do resistor com base na tensão de alimentação (V_CC), a V_Fmáxima do LED e a I_Fdesejada (ex.: 20mA). R = (V_CC- V_{F_max}) / I_F.
• Gerenciamento Térmico: Certifique-se de que a PCB e o projeto ao redor permitam a dissipação de calor. Evite colocar o LED perto de outros componentes geradores de calor. Considere usar vias térmicas no pad da PCB se ciclos de trabalho altos ou temperaturas ambientes elevadas forem esperados.
• Integração Óptica: O ângulo de visão de 30° fornece um feixe focado. Para iluminação mais ampla, difusores ou lentes externas podem ser necessários. Certifique-se de que o alojamento mecânico forneça o alinhamento adequado e não obstrua o ângulo de visão.
• Proteção contra ESD: Em aplicações sensíveis ou expostas, considere adicionar um pequeno diodo de supressão de tensão transitória (TVS) ou uma rede resistor-capacitor em paralelo com o LED para proteger contra picos de tensão.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P1: Posso alimentar este LED a 30mA para brilho extra?

R1: Não. O Valor Máximo Absoluto para corrente direta contínua é 25 mA. Operar a 30 mA excede esta classificação, o que sobrecarregará a junção, levando à rápida degradação do brilho, mudança de cor e potencial falha imediata. Sempre opere na ou abaixo da corrente contínua máxima especificada.

P2: A V_Ftípica é 2.0V, mas meu circuito usa uma fonte de 5V. Qual valor de resistor devo usar?

R2: Você deve projetar para o pior caso (máximo) de V_Fpara garantir que a corrente nunca exceda o limite. Usando V_{F_max}= 2.4V e I_F= 20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohms. O valor padrão mais próximo é 130Ω ou 150Ω. Usar 150Ω dá I_F≈ (5-2.4)/150 = 17.3mA, que é um ponto de operação seguro e comum.

P3: Quanto o brilho cairá se a temperatura interna do meu dispositivo for 60°C?

R3: Referindo-se à curva "Intensidade Relativa vs. Temperatura Ambiente", a 60°C a intensidade relativa é aproximadamente 0.8 (ou 80%) do seu valor a 25°C. Portanto, se o LED emite 400 mcd a 25°C, ele emitirá aproximadamente 320 mcd a 60°C. Isto deve ser considerado no projeto óptico.

P4: Este LED é adequado para aplicações automotivas?

R4: A faixa de temperatura de operação especificada (-40°C a +85°C) cobre muitos requisitos ambientais automotivos. No entanto, aplicações automotivas normalmente exigem componentes qualificados para padrões específicos (como AEC-Q102) para confiabilidade sob vibração, umidade e ciclagem de temperatura estendida. Esta ficha técnica padrão não indica tal qualificação. Para uso automotivo, deve-se buscar uma variante de produto especificamente qualificada.

9. Introdução Tecnológica e Tendências

9.1 Princípio de Funcionamento

Este LED é baseado em um chip semicondutor de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio Gálio Índio). Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa do semicondutor onde se recombinam. Este processo de recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A composição específica da liga AlGaInP determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, vermelho brilhante em torno de 624-632 nm. O encapsulamento de resina epóxi difusa vermelha serve para proteger o chip, atuar como uma lente primária para moldar o feixe (ângulo de 30°) e difundir a luz para reduzir o brilho e criar uma aparência uniforme.

9.2 Tendências da Indústria

A indústria de LED continua a evoluir com várias tendências claras impactando componentes como este:

• Maior Eficiência (lm/W): Embora esta ficha técnica especifique intensidade luminosa (mcd), a tendência mais ampla é em direção a maior eficácia luminosa, significando mais saída de luz por watt elétrico de entrada, reduzindo o consumo de energia e a carga térmica.
• Miniaturização: Os encapsulamentos estão constantemente ficando menores enquanto mantêm ou melhoram a saída de luz.
• Confiabilidade e Vida Útil Aprimoradas: Melhorias no projeto do chip, materiais de encapsulamento (como silicone em vez de epóxi para melhor resistência ao calor e UV) e processos de fabricação estão levando as vidas úteis classificadas bem além de 50.000 horas.
• Conformidade Ambiental Mais Rigorosa: A mudança em direção à conformidade livre de halogênio, RoHS e REACH, como visto neste produto, é agora um requisito básico, impulsionado por regulamentações globais e demanda do consumidor.
• Soluções Inteligentes e Integradas: A tendência está se movendo de lâmpadas indicadoras discretas para módulos LED integrados com drivers (CIs) e controladores embutidos, permitindo dimerização, mistura de cores e protocolos de comunicação como I2C.

Embora este LED específico represente uma tecnologia madura e bem estabelecida para uso padrão como indicador, suas especificações refletem as demandas contínuas por desempenho, confiabilidade e responsabilidade ambiental no mercado de componentes eletrônicos.