Ficha Técnica da Lâmpada LED 204-10SYGC/S530-E2 - 5mm Redondo - Tensão 2.0V - Amarelo Verde Brilhante - 60mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 204-10SYGC/S530-E2 é uma lâmpada LED de alto brilho para montagem em furo, projetada para aplicações que requerem iluminação robusta e confiável. Utiliza um chip semicondutor de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio Gálio Índio) para produzir uma luz Amarelo Verde Brilhante. O dispositivo é encapsulado em um pacote padrão redondo de 5mm, de resina epóxi transparente, oferecendo uma solução compacta e versátil para várias aplicações de sinalização e retroiluminação.

Esta série de LEDs é projetada para oferecer desempenho consistente com uma escolha de ângulos de visão. É compatível com as principais normas ambientais e de segurança, incluindo RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), regulamento REACH da UE, e é fabricada como um componente livre de halogênio, garantindo sua adequação para projetos eletrónicos modernos com requisitos rigorosos de materiais.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens desta lâmpada LED incluem sua alta intensidade luminosa, construção confiável e ampla conformidade ambiental. Seu design robusto a torna adequada para aplicações onde a confiabilidade a longo prazo é crítica. O produto está disponível em fita e bobina para processos de montagem automatizada, aumentando a eficiência de fabricação.

As aplicações-alvo para este dispositivo são principalmente em eletrónica de consumo e industrial onde é necessária uma indicação clara e brilhante. Casos de uso típicos incluem indicadores de estado, retroiluminação para botões ou painéis e iluminação de uso geral em espaços compactos. Suas especificações a tornam uma escolha adequada para soluções de iluminação confiáveis e de baixo custo.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação detalhada e objetiva dos principais parâmetros técnicos especificados na ficha técnica. Compreender estes valores é crucial para o projeto adequado do circuito e para garantir que o LED opere dentro da sua área de operação segura (SOA).

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os Valores Máximos Absolutos definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estas não são condições para operação normal.

• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA. Esta é a corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente ao LED sob condições ambientes especificadas (T_a=25°C). Exceder este valor gerará calor excessivo, potencialmente degradando a junção semicondutora e reduzindo a vida útil.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):60 mA. Esta classificação aplica-se à operação pulsada com um ciclo de trabalho de 1/10 a 1 kHz. Permite breves períodos de corrente mais alta, o que pode ser útil para alcançar brilho instantâneo mais elevado em aplicações multiplexadas ou pulsadas.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. O LED pode suportar um máximo de 5 volts na direção de polarização reversa. Aplicar uma tensão reversa mais alta pode causar ruptura da junção e falha catastrófica. Projetos de circuito devem incluir proteção, como um resistor em série ou um díodo de proteção em paralelo, se condições de tensão reversa forem possíveis.
• Dissipação de Potência (P_d):60 mW. Esta é a potência total máxima (V_F* I_F) que o encapsulamento pode dissipar sem exceder sua temperatura máxima de junção. Dissipação de calor adequada ou redução de corrente a temperaturas ambientes mais altas é necessária para permanecer dentro deste limite.
• Temperatura de Operação & Armazenamento:O dispositivo é classificado para operação de -40°C a +85°C e pode ser armazenado de -40°C a +100°C. Esta ampla gama garante funcionalidade em ambientes adversos.
• Temperatura de Soldagem:260°C por 5 segundos. Isto define o perfil térmico máximo que o LED pode suportar durante processos de soldagem por onda ou manual sem danificar as ligações internas ou a lente de epóxi.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros, medidos a uma corrente de teste padrão de 20 mA e temperatura ambiente de 25°C, definem o desempenho óptico e elétrico do LED.

• Intensidade Luminosa (I_v):125 mcd (Mín), 250 mcd (Tip). Especifica a quantidade de luz visível emitida numa dada direção. O valor típico de 250 milicandelas indica uma saída brilhante adequada para muitas aplicações de indicação. O valor mínimo garantido de 125 mcd é importante para a consistência do projeto.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):20° (Tip). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade de pico (medida no eixo). Um ângulo de visão de 20° indica um feixe relativamente estreito, concentrando a luz numa direção frontal. Isto é ideal para aplicações que requerem uma fonte de luz direcionada em vez de iluminação de área ampla.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):575 nm (Tip). Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência da luz emitida é máxima. Para um LED Amarelo Verde Brilhante, isto cai na região amarelo-verde do espectro visível.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):573 nm (Tip). Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que corresponde à cor da luz do LED. É o parâmetro principal para especificação de cor.
• Tensão Direta (V_F):1.7 V (Mín), 2.0 V (Tip), 2.4 V (Máx) a I_F=20mA. Esta é a queda de tensão no LED quando polarizado diretamente e conduzindo corrente. O valor típico de 2.0V é crítico para calcular o valor do resistor limitador de corrente num circuito em série: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Projetar para o V_Fmáximo garante acionamento de corrente suficiente em todas as condições.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (Máx) a V_R=5V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando o díodo está polarizado reversamente dentro da sua classificação máxima.

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

3. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas características fornecidas oferecem informações valiosas sobre o comportamento do LED sob condições variáveis, o que é essencial para um projeto de sistema robusto.

3.1 Intensidade Relativa vs. Comprimento de Onda

Esta curva de distribuição espectral mostra a saída de luz em função do comprimento de onda. Para um LED amarelo-verde baseado em AlGaInP, o espectro é tipicamente um único pico relativamente estreito centrado no comprimento de onda dominante (573 nm tip). A largura total à meia altura (FWHM), indicada pela largura de banda de radiação espectral (Δλ) de 20 nm tip, define a pureza da cor. Uma largura de banda mais estreita indica uma cor mais saturada e pura.

3.2 Diagrama de Diretividade

A curva de diretividade (ou padrão de radiação) ilustra como a intensidade da luz varia com o ângulo a partir do eixo central. Para um LED com ângulo de visão de 20°, esta curva mostrará uma queda acentuada na intensidade além de aproximadamente ±10° do centro. Este padrão é influenciado pela forma da lente de epóxi e pela posição do chip dentro do encapsulamento.

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

Esta curva fundamental demonstra a relação exponencial entre corrente e tensão num díodo semicondutor. Para LEDs, a tensão de "ligação" ou "joelho" é claramente visível. Operar significativamente acima desta tensão de joelho resulta num aumento rápido da corrente para um pequeno aumento na tensão. Isto destaca a importância crítica de usar um mecanismo limitador de corrente (quase sempre um resistor em série para circuitos simples) em vez de tentar acionar um LED apenas com uma fonte de tensão constante.

3.4 Intensidade Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva mostra que a saída de luz (intensidade luminosa) é geralmente proporcional à corrente direta, mas a relação não é perfeitamente linear, especialmente em correntes mais altas. A eficiência (saída de luz por unidade de entrada elétrica) pode diminuir em correntes muito altas devido ao aumento da geração de calor e outros efeitos não ideais. É importante operar dentro da faixa de corrente recomendada para eficiência e longevidade ideais.

3.5 Características Térmicas

As curvas paraIntensidade Relativa vs. Temperatura AmbienteeCorrente Direta vs. Temperatura Ambientesão cruciais para a gestão térmica.

• Intensidade vs. Temperatura:Tipicamente, a saída luminosa de um LED diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta curva quantifica essa redução. Para desempenho confiável em ambientes de alta temperatura, a corrente de acionamento pode precisar ser reduzida para compensar esta queda de eficiência e prevenir fuga térmica.
• Tensão Direta vs. Temperatura:A tensão direta de um LED tem um coeficiente de temperatura negativo; diminui à medida que a temperatura aumenta. Isto pode ter implicações para circuitos de acionamento de tensão constante, pois um V_Fmais baixo em alta temperatura pode levar a um aumento da corrente se não for devidamente regulado.

4. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

4.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED é encapsulado num pacote radial padrão redondo de 5mm. Notas dimensionais importantes da ficha técnica 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 o espaço livre durante a montagem na PCB.
• A tolerância geral para dimensões não especificadas é ±0.25mm, o que é padrão para este tipo de componente.

O desenho dimensional fornece medições precisas para o espaçamento dos terminais, diâmetro do corpo, altura da lente e comprimento e diâmetro dos terminais. Estas são críticas para o projeto da pegada na PCB, garantindo encaixe adequado nos furos de montagem e posicionamento correto da lente em relação ao painel ou difusor.

4.2 Identificação da Polaridade

Para LEDs de terminais radiais, o cátodo é tipicamente identificado por um ponto plano na borda do flange de plástico e/ou pelo terminal mais curto. O diagrama da ficha técnica deve indicar claramente qual terminal é o cátodo (geralmente o marcado com a borda plana). A polaridade correta é essencial para a operação do dispositivo.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

Aderir a estas diretrizes é fundamental para garantir a confiabilidade e longevidade do LED após a montagem.

5.1 Formação dos Terminais

• A dobra deve ocorrer num ponto a pelo menos 3mm da base da ampola de epóxi para evitar transferir stress para as ligações internas dos fios.
• A formação deve ser feitaantesda soldagem, enquanto os terminais e o encapsulamento estão à temperatura ambiente.
• Stress excessivo durante a formação pode rachar o epóxi ou danificar a fixação interna do chip.
• Os furos na PCB devem alinhar perfeitamente com os terminais do LED para evitar stress de montagem.

5.2 Processo de Soldagem

A ficha técnica fornece recomendações específicas para soldagem manual e por imersão:

• Soldagem Manual:Temperatura máxima da ponta do ferro 300°C (para ferro de 30W máx.), tempo de soldagem máximo 3 segundos por terminal. Manter uma distância mínima de 3mm da junta de solda até a ampola de epóxi.
• Soldagem por Imersão (Onda):Temperatura de pré-aquecimento máxima 100°C por até 60 segundos. Temperatura do banho de solda máxima 260°C por um tempo de imersão máximo de 5 segundos. Novamente, manter 3mm de espaço livre da ampola.
• Um gráfico de perfil de soldagem recomendado mostra tipicamente um aumento gradual de temperatura, um tempo controlado acima do líquido e um arrefecimento controlado. Ciclagem térmica rápida deve ser evitada.
• Regra Crítica:A soldagem por imersão ou manual deve ser realizada apenas uma vez. O aquecimento repetido aumenta significativamente o risco de falha.
• Após a soldagem, o LED deve ser protegido de choque mecânico ou vibração até retornar à temperatura ambiente para evitar stress no epóxi quente e amolecido e nas ligações internas.

5.3 Condições de Armazenamento

LEDs são dispositivos sensíveis à humidade. O armazenamento recomendado após o envio é a 30°C ou menos e 70% de humidade relativa ou menos, com uma vida útil de prateleira de 3 meses. Para armazenamento mais longo (até um ano), devem ser mantidos num recipiente selado com atmosfera de azoto e dessecante. Mudanças rápidas de temperatura em ambientes húmidos devem ser evitadas para prevenir condensação dentro do encapsulamento.

5.4 Limpeza

Se a limpeza for necessária após a soldagem, use apenas álcool isopropílico à temperatura ambiente por não mais de um minuto. A limpeza ultrassónica é fortemente desencorajada, pois as vibrações de alta frequência podem fraturar as delicadas ligações de fio dentro do encapsulamento. Se absolutamente necessária, o processo deve ser cuidadosamente qualificado antecipadamente.

6. Gestão de Calor e ESD

6.1 Gestão Térmica

A gestão térmica eficaz é a chave para a confiabilidade e saída de luz estável do LED. A corrente deve ser reduzida adequadamente a temperaturas ambientes mais altas, conforme indicado pela curva de redução. A temperatura ao redor do LED na aplicação final deve ser controlada. Isto muitas vezes envolve considerar o layout da PCB (área de cobre para dispersão de calor), fluxo de ar ambiente e potencialmente o uso de dissipadores de calor para aplicações de alta potência ou alta densidade.

6.2 Proteção contra ESD (Descarga Eletrostática)

O chip semicondutor é altamente sensível à descarga eletrostática. Eventos de ESD podem causar falha imediata ou dano latente que reduz a confiabilidade a longo prazo. Procedimentos adequados de manuseio de ESD devem ser seguidos durante todas as etapas de produção, montagem e manuseio. Isto inclui o uso de estações de trabalho aterradas, pulseiras antiestáticas e recipientes condutores. Os materiais de embalagem especificados (sacos antiestáticos) são projetados para proteger os dispositivos durante o transporte e armazenamento.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificação de Embalagem

Os LEDs são embalados para garantir proteção contra humidade, descarga eletrostática e danos físicos:

• Embalagem Primária:Um mínimo de 200-1000 peças são embaladas num saco antiestático.
• Embalagem Secundária:Quatro sacos são colocados numa caixa de cartão interna.
• Embalagem Terciária:Dez caixas internas são embaladas numa caixa externa mestra para envio.

7.2 Explicação do Rótulo

Os rótulos de embalagem contêm vários códigos para rastreabilidade e identificação:

• CPN:Número de Produção do Cliente.
• P/N:Número de Produção do Fabricante (o número da peça).
• QTY:Quantidade de Embalagem dentro do saco/caixa.
• CAT / Ranks:Pode indicar faixas de desempenho (ex., para intensidade luminosa ou comprimento de onda).
• HUE:Valor do Comprimento de Onda Dominante para esse lote específico.
• LOT No:Número do Lote para rastreabilidade total de fabricação.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O circuito de acionamento mais básico e comum para um único LED é um resistor limitador de corrente em série. O valor do resistor é calculado como: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Por exemplo, com uma fonte de 5V, um V_Ftípico de 2.0V, e um I_Fdesejado de 20mA: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. A potência nominal do resistor deve ser pelo menos P = I_F²* R = (0.02)²* 150 = 0.06W, portanto um resistor padrão de 1/8W (0.125W) ou 1/4W é suficiente.

Para acionar múltiplos LEDs, eles são tipicamente conectados em série (se a tensão da fonte for alta o suficiente para superar a soma dos V_Fs) com um único resistor, ou em paralelo cada um com seu próprio resistor em série. Conexão em paralelo sem resistores individuais não é recomendada devido à variação de V_Fentre LEDs, o que pode causar partilha de corrente desigual e brilho.

8.2 Considerações de Projeto

• Acionamento de Corrente:Projete sempre para uma corrente constante ou bem regulada, não para tensão.
• Projeto Térmico:Considere a temperatura ambiente e forneça alívio térmico adequado na PCB, especialmente se acionar perto da corrente contínua máxima.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 20° cria um feixe focalizado. Para iluminação mais ampla, pode ser necessária uma lente difusora ou refletor. A lente transparente proporciona a maior transmissão de luz.
• Proteção contra Tensão Reversa:Em circuitos onde a tensão reversa é possível (ex., acoplamento AC, cargas indutivas), inclua um díodo de proteção em paralelo com o LED (cátodo para ânodo) para limitar a tensão reversa a um nível seguro (~0.7V).

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologia mais antiga como LEDs verdes baseados em GaP (Fosfeto de Gálio), este dispositivo de AlGaInP oferece brilho e eficiência significativamente mais altas para uma dada corrente. A cor Amarelo Verde Brilhante é muitas vezes mais visualmente distinta e vibrante do que o verde padrão.

Dentro da sua própria categoria de LEDs redondos de 5mm, seus diferenciadores-chave são a combinação específica de alta intensidade luminosa típica (250 mcd), ângulo de visão estreito (20°) e total conformidade com normas ambientais modernas (RoHS, REACH, Livre de Halogênio). As classificações máximas detalhadas e conservadoras e as diretrizes de manuseio também indicam um projeto focado em robustez e confiabilidade em aplicações exigentes.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Posso acionar este LED com uma fonte de 3.3V?

R: Sim. Usando a fórmula R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ω. Um valor de resistor padrão de 68 Ω daria I_F≈ 19.1 mA, o que é aceitável.

P: Por que a distância de soldagem (3mm da ampola) é tão importante?

R: O calor viaja pelos terminais metálicos. Se a solda for aplicada muito perto da ampola de epóxi, o calor excessivo pode amolecer ou rachar o epóxi, danificar a vedação interna ou re-derreter as ligações internas dos fios, levando a falha imediata ou intermitente.

P: A ficha técnica mostra uma intensidade típica de 250 mcd. O que o mínimo de 125 mcd significa para o meu projeto?

R: Você deve projetar seu sistema óptico (ex., brilho necessário atrás de um difusor) com base no valormínimogarantido (125 mcd) para garantir que todas as unidades na sua produção atendam ao requisito. O valor típico é o que a maioria das unidades alcançará, mas há variação natural.

P: Posso usar este LED ao ar livre?

R: A faixa de temperatura de operação (-40°C a +85°C) permite uso ao ar livre em termos de temperatura. No entanto, o encapsulamento de epóxi pode ser suscetível à degradação por UV e entrada de humidade por períodos muito longos se não for devidamente encapsulado ou protegido. Para ambientes externos adversos, LEDs especificamente classificados para tais condições (muitas vezes com lentes de silicone) são recomendados.

11. Exemplo de Aplicação Prática

Cenário: Projetando um painel de indicadores de estado para equipamento industrial.O painel tem múltiplos indicadores mostrando energia, falha e estado de espera. O espaço é limitado e os indicadores precisam ser visíveis em ambientes bem iluminados.

Escolha de Projeto:O LED 204-10SYGC/S530-E2 é selecionado para o indicador "Em Espera" devido à sua cor amarelo-verde brilhante, que é distinta do vermelho (falha) e verde (energia ligada). Seu ângulo de visão de 20° garante que a luz seja direcionada para a linha de visão do operador sem derramamento excessivo, melhorando o contraste. O LED é acionado a 15 mA (abaixo da corrente de teste de 20mA) via um resistor limitador de corrente a partir do barramento DC de 24V do equipamento. Esta corrente mais baixa aumenta a longevidade e reduz o calor. A pegada na PCB é projetada exatamente de acordo com as dimensões do pacote, com furos de 0.8mm para os terminais. Durante a montagem, um gabarito de soldagem dedicado garante que a regra de espaço livre de 3mm seja mantida durante a soldagem por onda. A montagem final passa por um teste de queima de 48 horas para rastrear falhas precoces.

12. Princípio de Funcionamento

Díodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através de eletroluminescência. O 204-10SYGC/S530-E2 usa um semicondutor composto de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio Gálio Índio). Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga (elétrons e lacunas) se recombinam, libertam energia. Neste sistema de material específico, a banda proibida de energia é tal que a energia libertada corresponde a um fotão na faixa de comprimento de onda amarelo-verde (~573 nm). O encapsulamento de resina epóxi transparente serve como uma lente, moldando o feixe de saída de luz e protegendo o delicado chip semicondutor.

13. Tendências Tecnológicas

Embora LEDs para montagem em furo como o pacote redondo de 5mm permaneçam populares para prototipagem, uso educacional e certas aplicações industriais, a tendência geral da indústria mudou significativamente para pacotes de dispositivos de montagem em superfície (SMD) (ex., 0603, 0805, 2835, 5050). LEDs SMD oferecem vantagens em montagem automatizada, economia de espaço na placa e muitas vezes melhor desempenho térmico devido a um perfil mais baixo e conexão direta ao pino da PCB atuando como dissipador de calor.

Além disso, a eficiência (lúmens por watt) da tecnologia LED continua a melhorar em todas as faixas de cores devido a avanços no crescimento epitaxial, projeto de chip e eficiência de extração do pacote. Para aplicações de indicação, o foco está muitas vezes na confiabilidade, consistência de cor e custo-benefício, em vez de empurrar os limites absolutos de eficiência. A conformidade com regulamentos ambientais em evolução (como requisitos Livres de Halogênio) permanece um fator-chave para atualizações de componentes e introdução de novos produtos.