Folha de Dados de LED Branco T-1 3mm - Pacote 3.0x5.0mm - 3.2V Típico - Condução 20mA - Intensidade 14.25-28.5k mcd - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um díodo emissor de luz (LED) branco de alta luminosidade, encapsulado no popular pacote redondo T-1 (3mm). O dispositivo é projetado para fornecer uma saída luminosa superior, tornando-o adequado para aplicações que requerem indicadores ou iluminação brilhantes e nítidos.

A tecnologia central utiliza um chip semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) que emite luz azul. Esta emissão azul é convertida em luz branca de amplo espectro através do uso de um revestimento de fósforo depositado dentro da taça refletora do LED. A luz branca resultante é caracterizada por coordenadas de cromaticidade específicas, conforme definido pelo padrão de espaço de cor CIE 1931.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens desta série de LED incluem seu alto poder luminoso dentro de um fator de forma compacto e padrão da indústria. O dispositivo é projetado para confiabilidade e conformidade com os padrões modernos de segurança e meio ambiente.

• Alta Saída Luminosa:Oferece brilho intenso para o seu tamanho.
• Pacote Padrão:O pacote redondo T-1 garante compatibilidade com os padrões de PCB e soquetes existentes.
• Conformidade Regulatória:O produto adere à RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), regulamentos REACH da UE e é classificado como Livre de Halogênio, atendendo a limites específicos para conteúdo de Bromo (Br) e Cloro (Cl).
• Proteção contra ESD:Apresenta uma tensão de suporte a descarga eletrostática (ESD) de até 4kV, aumentando a robustez no manuseio.

As aplicações-alvo são diversas, focando em áreas onde sinalização clara e brilhante é primordial. Os principais mercados incluem retroiluminação para painéis de mensagens e displays, indicadores de status ou ópticos em eletrônicos de consumo e industriais, e várias aplicações de luzes marcadoras.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

Uma compreensão completa dos limites e características operacionais do dispositivo é crucial para um projeto de circuito confiável e desempenho de longo prazo.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida e deve ser evitada para um desempenho confiável.

• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA (com um ciclo de trabalho de 1/10 e frequência de 1 kHz)
• Tensão Reversa (V_R):5 V
• Dissipação de Potência (P_d):100 mW
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C
• Temperatura de Soldagem (T_sol):260°C por no máximo 5 segundos (soldagem por onda ou refusão).

2.2 Características Eletro-Ópticas (Ta=25°C)

Estes parâmetros são medidos sob condições padrão de teste e representam o desempenho típico do dispositivo quando alimentado por uma corrente direta (I_F) de 20 mA.

• Tensão Direta (V_F):2,8 V (Mín), 3,2 V (Típ), 3,6 V (Máx). A queda de tensão típica no LED é de 3,2V.
• Intensidade Luminosa (I_V):14.250 mcd (Mín), 28.500 mcd (Máx). A intensidade real é classificada em bins (ver Seção 3).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):15 graus (Típico). Este ângulo de visão estreito concentra a saída de luz, contribuindo para alta intensidade axial.
• Coordenadas de Cromaticidade:x=0,29, y=0,30 (Típico), de acordo com o espaço de cor CIE 1931. Isto define o ponto de branco específico da luz emitida.
• Corrente Reversa (I_R):50 µA (Máx) em V_R=5V.

3. Explicação do Sistema de Binagem

Para gerenciar variações de produção e permitir seleção precisa, os LEDs são categorizados em bins para parâmetros-chave.

3.1 Binagem de Intensidade Luminosa

Os LEDs são classificados com base na sua intensidade luminosa medida a 20 mA. Isto permite que os projetistas escolham um grau de brilho adequado para sua aplicação.

• Bin W:14.250 a 18.000 mcd
• Bin X:18.000 a 22.500 mcd
• Bin Y:22.500 a 28.500 mcd

A tolerância geral para intensidade luminosa é de ±10%.

3.2 Binagem de Tensão Direta

Os LEDs também são classificados de acordo com sua queda de tensão direta, o que é importante para o projeto da fonte de alimentação e para garantir corrente consistente em configurações paralelas.

• Bin 0: V_F= 2,8V a 3,0V
• Bin 1: V_F= 3,0V a 3,2V
• Bin 2: V_F= 3,2V a 3,4V
• Bin 3: V_F= 3,4V a 3,6V

A incerteza de medição para tensão direta é de ±0,1V.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados fornece várias curvas características que ilustram o comportamento do dispositivo sob condições variáveis.

4.1 Intensidade Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva mostra que a saída de luz (intensidade relativa) aumenta com a corrente direta, mas a relação não é perfeitamente linear, especialmente em correntes mais altas. Alimentar o LED acima da corrente contínua recomendada (30mA) pode levar à redução da eficiência e ao envelhecimento acelerado.

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

A curva I-V demonstra a relação exponencial típica de um díodo. A tensão de "joelho", onde a corrente começa a aumentar significativamente, é de cerca de 2,8V a 3,0V para este LED branco. A condução por corrente estável, e não por tensão, é essencial para uma saída de luz consistente.

4.3 Intensidade Relativa vs. Temperatura Ambiente

A saída de luz do LED é dependente da temperatura. Esta curva normalmente mostra uma diminuição na intensidade luminosa à medida que a temperatura ambiente (T_a) aumenta. O gerenciamento térmico eficaz na aplicação é necessário para manter o brilho, especialmente quando operando próximo ao limite máximo de temperatura.

4.4 Coordenada de Cromaticidade vs. Corrente Direta

Este gráfico revela como a cor da luz branca (suas coordenadas de cromaticidade) pode mudar ligeiramente com alterações na corrente de acionamento. Para aplicações críticas em termos de cor, um driver de corrente constante é obrigatório para manter um ponto de branco estável.

4.5 Distribuição Espectral

O gráfico de intensidade relativa vs. comprimento de onda mostra o espectro de emissão. Um LED branco que usa um sistema de chip azul + fósforo mostrará um pico azul forte (do chip InGaN) e uma banda de emissão amarela/vermelha mais ampla (do fósforo). O espectro combinado determina o Índice de Reprodução de Cor (IRC) e a temperatura de cor correlacionada (CCT), embora a CCT específica não seja listada nesta folha de dados.

5. Informações Mecânicas e de Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O LED é alojado em um pacote radial com terminais padrão T-1 (3mm). As dimensões principais incluem:

• Diâmetro total: Aproximadamente 5,0 mm (máx).
• Espaçamento dos terminais: 2,54 mm (passo padrão de 0,1 polegada, medido onde os terminais emergem do pacote).
• Altura total: Varia, mas inclui a lente de epóxi e os terminais. A resina projetada sob o flange é no máximo 1,5mm.
• Diâmetro do fio terminal: Padrão para inserção do componente.

Todas as tolerâncias dimensionais são de ±0,25mm, salvo indicação em contrário. Os projetistas devem consultar o desenho mecânico detalhado para o posicionamento preciso dos furos na PCB e áreas de exclusão.

5.2 Identificação de Polaridade

Para LEDs radiais com terminais, a polaridade é tipicamente indicada por duas características: o terminal mais longo é o ânodo (positivo), e muitas vezes há um ponto plano ou um entalhe na borda da lente de plástico próximo ao terminal do cátodo (negativo). A polaridade correta deve ser observada durante a montagem para evitar danos por polarização reversa.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio e soldagem adequados são críticos para evitar danos mecânicos ou térmicos ao LED.

6.1 Formação dos Terminais

• A dobra deve ser realizada em um ponto a pelo menos 3mm da base da lente de epóxi.
• A formação dos terminais deve sempre ser feitaantesdo processo de soldagem.
• Evite aplicar tensão no corpo do pacote do LED durante a dobra.
• Corte os terminais à temperatura ambiente; o uso de cortadores quentes pode induzir falhas.
• Os furos na PCB devem estar perfeitamente alinhados com os terminais do LED para evitar tensão de montagem.

6.2 Condições de Armazenamento

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

6.3 Processo de Soldagem

A distância mínima da junta de solda até o bulbo de epóxi deve ser de 3mm.

Soldagem Manual:

• Temperatura da ponta do ferro: 300°C Máx (para ferro de até 30W).
• Tempo de soldagem por terminal: 3 segundos Máx.

Soldagem por Onda ou Imersão:

• Temperatura de pré-aquecimento: 100°C Máx (por 60 segundos Máx).
• Temperatura do banho de solda: 260°C Máx.
• Tempo de contato no banho: 5 segundos Máx.

Notas Críticas:

• Evite tensão nos terminais enquanto o LED estiver quente da soldagem.
• Não submeta o LED a mais de um ciclo de soldagem (imersão/manual).
• Proteja a lente de epóxi de respingos de fluxo e solventes de limpeza.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificação de Embalagem

Os LEDs são embalados para prevenir danos por descarga eletrostática (ESD) e umidade durante o transporte e armazenamento.

• Embalagem Primária:Sacos antiestáticos.
• Quantidade por Saco:200 a 500 peças.
• Embalagem Secundária:5 sacos são colocados em uma caixa interna.
• Embalagem Terciária:10 caixas internas são embaladas em uma caixa mestra (externa).

7.2 Explicação dos Rótulos

Os rótulos nos sacos e caixas contêm as seguintes informações para rastreabilidade e identificação:

• P/N:Número da Peça (código de produto específico).
• CAT:Código de categoria, indicando o bin combinado para Intensidade Luminosa e Tensão Direta (ex: um código representando Bin Y para intensidade e Bin 1 para tensão).
• HUE:Classificação de cor ou bin de cromaticidade.
• LOT No:Número do lote de fabricação para rastreamento de qualidade.
• QTY:Quantidade de peças na embalagem.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Painéis de Mensagens & Retroiluminação:Sua alta intensidade e ângulo de visão estreito o tornam ideal para retroiluminar displays segmentados ou de matriz de pontos onde são necessários caracteres brilhantes e legíveis.
• Indicadores Ópticos:Perfeito para luzes de status, indicadores de energia ligada ou luzes de aviso em equipamentos onde alta visibilidade é necessária, mesmo sob luz ambiente.
• Luzes Marcadoras:Adequado para indicadores de posição, sinais de saída ou iluminação de destaque arquitetônica de baixo nível.

8.2 Considerações de Projeto de Circuito

• Limitação de Corrente:Sempre use um resistor limitador de corrente em série ou um driver de corrente constante. Calcule o valor do resistor usando R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo do bin ou da folha de dados para garantir que a corrente não exceda os limites se V_Ffor menor.
• Conexões em Paralelo:Evite conectar LEDs diretamente em paralelo sem elementos limitadores de corrente individuais. Variações em V_Fpodem causar "roubo de corrente", onde um LED consome a maior parte da corrente e falha prematuramente.
• Gerenciamento Térmico:Embora a dissipação de potência seja baixa (100mW máx), garanta ventilação adequada e evite colocar o LED perto de outras fontes de calor na PCB. A alta temperatura de junção reduz a saída de luz e a vida útil.
• Proteção contra Tensão Reversa:A tensão reversa máxima é de apenas 5V. Em aplicações de CA ou sinal bipolar, ou onde a conexão reversa é possível, inclua um diodo de proteção em paralelo com o LED (cátodo com ânodo, ânodo com cátodo) para limitar a tensão reversa.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs brancos 3mm genéricos, este dispositivo oferece vantagens distintas:

• Bins de Maior Intensidade:Com uma intensidade máxima de 28.500 mcd, fornece brilho significativamente maior do que LEDs 3mm padrão, que geralmente variam de 2.000 a 10.000 mcd.
• Ângulo de Visão Estreito (15°):Concentra o fluxo luminoso em um feixe mais apertado, resultando em maior intensidade axial (no eixo) em comparação com LEDs com ângulos de visão mais amplos (ex: 30° ou 60°). Este é um diferencial chave para aplicações de iluminação direcionada.
• Diodo Zener Integrado (versões opcionais/protegidas):A menção à Tensão Reversa Zener (V_z) e corrente (I_z) nas especificações sugere que algumas variantes podem incluir um diodo Zener de proteção contra tensão reversa integrado, o que não é comum em pacotes de LED básicos.
• Conformidade Abrangente:A conformidade explícita com os padrões Livre de Halogênio, REACH e RoHS é um fator crítico para projetistas que visam mercados regulados como a Europa e para empresas com políticas ambientais rigorosas.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P1: Qual corrente de acionamento devo usar?

R1: A condição de teste padrão e o ponto de operação recomendado é de 20 mA. Você pode acioná-lo até a Especificação Máxima Absoluta de 30 mA contínuos, mas isso aumentará a dissipação de potência, gerará mais calor e pode reduzir a vida útil operacional. Para um equilíbrio ideal entre brilho, eficiência e longevidade, 20 mA é recomendado.

P2: Como interpreto a binagem de intensidade luminosa?

R2: O código do bin (W, X, Y) no rótulo da embalagem informa a intensidade mínima e máxima garantida para aquele lote de LEDs. Por exemplo, os LEDs do Bin Y serão os mais brilhantes disponíveis nesta série. Especifique o bin necessário ao pedir para garantir consistência de brilho na sua produção.

P3: Posso usar este LED para aplicações externas?

R3: A faixa de temperatura de operação (-40°C a +85°C) suporta muitos ambientes externos. No entanto, o material da lente de epóxi pode ser suscetível à degradação por UV e amarelamento com exposição prolongada à luz solar direta, o que reduziria a saída de luz e alteraria a cor. Para uso externo severo, LEDs com lentes de silicone resistentes aos UV são mais apropriados.

P4: Por que o ângulo de visão é tão estreito?

R4: O ângulo de visão estreito de 15° é uma característica de projeto para alcançar uma intensidade luminosa axial muito alta (medida em milicandelas). A luz é focada em um feixe mais apertado. Se você precisa de iluminação de área mais ampla, selecionaria um LED com um ângulo de visão mais amplo (ex: 60°), embora sua intensidade axial seja menor.

11. Princípios de Operação

Este LED opera no princípio da eletroluminescência em um semicondutor. Quando uma tensão direta que excede a banda proibida do díodo é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam dentro da região ativa de InGaN, liberando energia na forma de fótons. A composição específica da liga de InGaN resulta na emissão de luz azul com um comprimento de onda em torno de 450-470 nm.

Esta luz azul não é emitida diretamente. Em vez disso, ela atinge uma camada de material de fósforo (tipicamente Granato de Ítrio e Alumínio dopado com Cério, ou YAG:Ce) depositada dentro da taça refletora. O fósforo absorve os fótons azuis de alta energia e reemite fótons de menor energia em um amplo espectro nas regiões amarela e vermelha. O olho humano percebe a mistura da luz azul remanescente e da luz amarela/vermelha convertida como branca. O "tom" exato de branco (frio, neutro, quente) é determinado pela proporção de luz azul para amarela/vermelha, que é controlada pela composição e espessura do fósforo.

12. Tendências Tecnológicas

A tecnologia descrita representa uma abordagem madura e amplamente adotada para gerar luz branca a partir de LEDs. O método "chip azul + fósforo" é econômico e permite um bom controle sobre a temperatura de cor. As tendências atuais na indústria incluem:

• Aumento da Eficiência (lm/W):Melhorias contínuas no projeto do chip InGaN, eficiência do fósforo e arquitetura do pacote continuam a elevar a eficácia luminosa, reduzindo o consumo de energia para a mesma saída de luz.
• Melhoria da Qualidade da Cor:Desenvolvimento de misturas de múltiplos fósforos (adicionando fósforos vermelhos) para melhorar o Índice de Reprodução de Cor (IRC), proporcionando reprodução de cores mais natural e precisa sob a luz do LED.
• Miniaturização & Embalagem de Alta Densidade:Embora este seja um componente de orifício passante, a tendência mais ampla do mercado é em direção a pacotes de dispositivos de montagem em superfície (SMD) menores (ex: 2835, 2016, 1515) para montagem automatizada e matrizes de iluminação de maior densidade.
• Espectros Especializados:LEDs estão sendo projetados com saídas espectrais específicas para aplicações além da iluminação geral, como iluminação horticultural (otimizada para o crescimento de plantas) ou iluminação centrada no ser humano (luz branca ajustável para imitar ciclos de luz natural).