Ficha Técnica de LED SMD Bicolor AlInGaP - Dimensões do Pacote - Verde 2.0V / Laranja 2.0V - Potência 75mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações técnicas de um Diodo Emissor de Luz (LED) de alta luminosidade e dupla cor, do tipo Dispositivo de Montagem em Superfície (SMD). O dispositivo incorpora dois chips semicondutores distintos de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) dentro de um único encapsulamento, permitindo a emissão de luz verde e laranja. Foi concebido para ser compatível com processos de montagem automatizados e técnicas modernas de soldagem, tornando-o adequado para fabricação eletrónica de alto volume.

As principais vantagens deste produto incluem a sua conformidade com regulamentações ambientais (RoHS), a utilização da tecnologia avançada AlInGaP para uma luminosidade superior e um formato de encapsulamento padronizado que garante ampla compatibilidade com equipamentos de colocação e soldagem da indústria. Os seus mercados-alvo principais incluem eletrónica de consumo, indicadores industriais, iluminação interior automóvel e várias aplicações de sinalização onde é necessária uma indicação bicolor fiável.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não é garantida a operação sob ou nestes limites.

• Dissipação de Potência (P_d):75 mW por chip de cor a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C. Exceder este valor arrisca sobrecarga térmica.
• Corrente Direta:A corrente contínua direta máxima (I_F) é de 30 mA. Uma corrente de pico direta mais elevada de 80 mA é permitida apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms) para evitar sobreaquecimento.
• Derating de Corrente:A corrente direta contínua máxima permitida diminui linearmente a uma taxa de 0.4 mA/°C à medida que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C. Esta é uma consideração de projeto crítica para ambientes de alta temperatura.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. Aplicar uma tensão de polarização reversa superior a esta pode causar ruptura da junção.
• Intervalos de Temperatura:O dispositivo pode operar e ser armazenado numa ampla gama de temperaturas de -55°C a +85°C.
• Tolerância à Soldagem:O LED pode suportar soldagem por onda ou infravermelhos a 260°C durante 5 segundos, ou soldagem por fase de vapor a 215°C durante 3 minutos, confirmando a sua robustez para processos padrão de reflow SMT.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são medidos em condições de teste padrão (T_a=25°C, I_F=20 mA) e definem o desempenho do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (I_V):Uma medida chave do brilho. O chip verde tem uma intensidade típica de 35.0 mcd (mín. 18.0 mcd), enquanto o chip laranja é significativamente mais brilhante com uma intensidade típica de 90.0 mcd (mín. 28.0 mcd). A intensidade é medida usando um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho humano (curva CIE).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):Aproximadamente 130 graus para ambas as cores. Este ângulo de visão amplo indica um padrão de radiação difuso, adequado para aplicações que requerem visibilidade a partir de uma ampla gama de ângulos.
• Comprimento de Onda:O comprimento de onda dominante típico (λ_d) do chip verde é de 571 nm, com um comprimento de onda de emissão de pico (λ_p) em 574 nm. O chip laranja emite a um λ_dtípico de 605 nm e λ_pde 611 nm. A meia-largura espectral (Δλ) é de aproximadamente 15 nm para o verde e 17 nm para o laranja, definindo a pureza da cor.
• Tensão Direta (V_F):Tipicamente 2.0 V para ambas as cores a 20 mA, com um máximo de 2.4 V. Esta baixa tensão é compatível com fontes de alimentação comuns de nível lógico.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 10 μA a 5 V de polarização reversa, indicando boa qualidade da junção.
• Capacitância (C):Tipicamente 40 pF a 0V de polarização e 1 MHz. Isto é relevante para aplicações de comutação de alta frequência.

3. Explicação do Sistema de Binagem

Os LEDs são classificados em bins com base na intensidade luminosa e no comprimento de onda dominante para garantir consistência nas séries de produção. Os projetistas podem especificar bins para obter uma aparência uniforme nos seus produtos.

3.1 Binagem por Intensidade Luminosa

Para o chipVerde, os bins variam de M (18.0-28.0 mcd) a Q (71.0-112.0 mcd). Para o chipLaranja, os bins variam de N (28.0-45.0 mcd) a R (112.0-180.0 mcd). Aplica-se uma tolerância de ±15% dentro de cada bin.

3.2 Binagem por Comprimento de Onda Dominante (Apenas Verde)

Os LEDs verdes são ainda classificados por comprimento de onda dominante: Bin C (567.5-570.5 nm), Bin D (570.5-573.5 nm) e Bin E (573.5-576.5 nm), com uma tolerância de ±1 nm por bin. Isto permite uma correspondência de cor precisa em aplicações críticas.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica (Fig.1, Fig.6), as curvas típicas para tais dispositivos ilustrariam as seguintes relações:

• Curva I-V:Mostra a relação exponencial entre a tensão direta e a corrente. A curva terá uma "joelho" distinto em torno da V_Ftípica de 2.0V.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:A intensidade geralmente aumenta linearmente com a corrente na faixa de operação normal (até à corrente contínua nominal).
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:A intensidade tipicamente diminui à medida que a temperatura aumenta devido à redução da eficiência quântica interna. O fator de derating de 0.4 mA/°C é usado para compensar eletricamente este efeito.
• Distribuição Espectral:Um gráfico da potência radiante relativa versus comprimento de onda, mostrando um único pico em λ_p(574nm para verde, 611nm para laranja) com a meia-largura especificada.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote e Polaridade

O dispositivo está em conformidade com o contorno padrão de pacote SMD da EIA. A atribuição dos terminais está claramente definida: os terminais 1 e 3 são para o chip verde, enquanto os terminais 2 e 4 são para o chip laranja. A lente é transparente. Todas as tolerâncias dimensionais são de ±0.10 mm, salvo indicação em contrário.

5.2 Design Recomendado para as Pastilhas de Solda

É fornecida uma recomendação de padrão de pastilhas para garantir a formação fiável da junta de solda, o alinhamento correto e resistência mecânica suficiente durante e após o processo de reflow. Aderir a este padrão é crucial para o rendimento da fabricação.

6. Guia de Soldagem e Montagem

6.1 Perfis de Soldagem por Reflow

São fornecidos perfis sugeridos detalhados para processos de solda padrão (SnPb) e sem chumbo (SnAgCu) usando reflow por Infravermelhos (IR). Os parâmetros-chave incluem zonas de pré-aquecimento, tempo acima do líquido, temperatura de pico (máx. 240°C recomendada) e taxas de arrefecimento. Estes perfis são essenciais para prevenir choque térmico e garantir ligações de solda fiáveis sem danificar o encapsulamento do LED.

6.2 Armazenamento e Manuseio

• Armazenamento:Os LEDs devem ser armazenados em condições que não excedam 30°C e 70% de humidade relativa. Os componentes removidos da sua embalagem de barreira à humidade devem ser submetidos a reflow dentro de uma semana ou pré-aquecidos antes da utilização se armazenados por mais tempo.
• Limpeza:Se necessário, a limpeza deve ser feita apenas com solventes especificados como álcool etílico ou álcool isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar a lente de epóxi.
• Precauções contra ESD:O dispositivo é sensível à descarga eletrostática. Os procedimentos de manuseio incluem o uso de pulseiras de aterramento, tapetes antiestáticos e garantir que todo o equipamento está devidamente aterrado.

7. Informações de Embalagem e Encomenda

Os LEDs são fornecidos em fita padrão da indústria de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro. Cada bobina contém 3000 peças. As especificações da fita e bobina estão em conformidade com a ANSI/EIA 481-1-A-1994. Notas importantes de embalagem incluem: bolsas vazias são seladas, a quantidade mínima de encomenda para restos é de 500 peças e é permitido um máximo de dois componentes em falta consecutivos por bobina.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED bicolor é ideal para indicadores de estado, retroiluminação de botões ou ícones, iluminação de painel de instrumentos automóvel, mostradores de eletrodomésticos e sinais de painéis de controlo industrial onde dois estados distintos (ex., ligado/em espera, ativo/alarme) precisam de ser indicados por cor.

8.2 Considerações de Projeto do Circuito

Método de Acionamento:Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para garantir brilho uniforme ao acionar vários LEDs em paralelo, éfortemente recomendadousar um resistor limitador de corrente separado em série com cada LED (Modelo de Circuito A). Desaconselha-se acionar LEDs em paralelo sem resistores individuais (Modelo de Circuito B), pois pequenas variações na característica de tensão direta (V_F) entre LEDs individuais podem levar a um desequilíbrio significativo de corrente e brilho desigual.

O valor do resistor em série (R_s) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R_s= (V_fonte- V_F) / I_F, onde I_Fé a corrente de operação desejada (ex., 20 mA).

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais fatores diferenciadores deste LED são a suacapacidade bicolor num único pacote SMD compactoe o uso da tecnologiaAlInGaP. Comparado com tecnologias mais antigas como o GaP padrão, o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando em maior brilho para a mesma corrente de entrada. A integração de dois chips economiza espaço na placa e simplifica a montagem em comparação com o uso de dois LEDs monocromáticos separados.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar simultaneamente os chips verde e laranja na sua corrente contínua máxima (30mA cada)?

R: Não. A dissipação de potência máxima absoluta é de 75 mW por chip. A 30 mA e uma V_Ftípica de 2.0V, a potência por chip é de 60 mW, o que está dentro dos limites. No entanto, acionar ambos simultaneamente a potência total gera 120 mW de calor total num pacote muito pequeno, o que provavelmente excede a capacidade geral de dissipação térmica do dispositivo e da PCB. Consulte as curvas de derating térmico e considere correntes de acionamento mais baixas ou operação pulsada para ambas as cores simultaneamente.

P: Por que é necessário um resistor limitador de corrente separado para cada LED em paralelo?

R: A tensão direta (V_F) dos LEDs tem uma variação natural, mesmo dentro do mesmo bin. Numa ligação em paralelo sem resistores individuais, o LED com a V_Fligeiramente mais baixa irá consumir uma corrente desproporcionalmente maior, tornando-se mais brilhante e mais quente, podendo levar a falha e desviar mais corrente para os LEDs restantes num efeito cascata. Os resistores em série garantem que a corrente é definida principalmente pelo valor do resistor e pela tensão da fonte, tornando o sistema muito mais estável e fiável.

P: O que significa lente "transparente" para a aparência da cor?

R: Uma lente transparente (não difusa) não dispersa a luz internamente. Isto resulta numa aparência mais focada, de "ponto quente" quando vista diretamente no eixo, com a estrutura do chip frequentemente visível. Maximiza a intensidade luminosa axial, mas proporciona um "ponto ideal" de visualização mais estreito em comparação com uma lente difusa (leitosa) que dispersa a luz para um ângulo de visão mais amplo e uniforme com menos estrutura de chip visível.

11. Estudo de Caso de Projeto Prático

Cenário:Projetar um indicador de duplo estado para um dispositivo portátil. Verde indica "Totalmente Carregado" e laranja indica "A Carregar". O dispositivo é alimentado por uma linha de 3.3V.

Passos do Projeto:

1. Seleção da Corrente:Escolha uma corrente de acionamento. Para boa visibilidade e longevidade, são selecionados 15 mA, bem abaixo do máximo de 30 mA.

2. Cálculo do Resistor:

- Para Verde: R_{s_verde}= (3.3V - 2.0V) / 0.015 A = 86.7 Ω. Use um resistor padrão de 86.6 Ω (1%) ou 91 Ω (5%).

- Para Laranja: R_{s_laranja}= (3.3V - 2.0V) / 0.015 A = 86.7 Ω. Use o mesmo valor.

3. Circuito:Ligue o ânodo verde (pino 1 ou 3) à linha de 3.3V através de um transistor/MOSFET controlado pelo sinal lógico "carregado", com o resistor de 87Ω em série. Ligue o ânodo laranja (pino 2 ou 4) de forma semelhante, controlado pelo sinal "a carregar". Ligue todos os cátodos ao terra.

4. Layout:Siga o layout recomendado das pastilhas de solda. Certifique-se de que a PCB tem área de cobre suficiente em torno das pastilhas do LED para atuar como dissipador de calor, especialmente se ambos os LEDs puderem estar ligados brevemente durante transições de estado.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

O AlInGaP é um composto semicondutor III-V utilizado na região ativa de LEDs de alta luminosidade que emitem no espectro vermelho, laranja, amarelo e verde. Ao ajustar as proporções de Alumínio, Índio, Gálio e Fósforo, a banda proibida do material pode ser precisamente projetada, o que determina diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, os eletrões e as lacunas recombinam-se, libertando energia na forma de fotões. A eficiência desta recombinação radiativa no AlInGaP é muito elevada, levando a uma eficácia luminosa superior em comparação com tecnologias mais antigas. O pacote bicolor aloja dois desses chips semicondutores independentemente endereçáveis montados numa armação de terminais e encapsulados numa lente de epóxi transparente.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

A indústria da optoeletrónica continua a pressionar por maior eficiência (mais lúmens por watt), melhor reprodução de cor e maior miniaturização. Enquanto o AlInGaP domina o espectro visível de longo comprimento de onda, a tecnologia InGaN (Nitreto de Índio e Gálio) é prevalecente para LEDs azuis, verdes e brancos. Tendências relevantes para este produto incluem a crescente adoção de processos de soldagem sem chumbo (abordados pelo perfil fornecido), a procura por pegadas de pacote mais pequenas com potência óptica mantida ou aumentada e a integração de funcionalidades mais complexas (como circuitos integrados incorporados para LEDs RGB endereçáveis) em pacotes de LED. A ênfase na fiabilidade e nos testes padronizados para aplicações automóveis e industriais também impulsiona procedimentos de binagem e qualificação mais rigorosos para componentes como este LED bicolor.