Ficha Técnica da Série 65-11 de LED Mini Top View - Dimensões 3.2x2.8x1.9mm - Tensão 2.75-3.65V - Potência 110mW - Cor Branca - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série 65-11 representa uma família de LEDs SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície) Mini Top View. Este produto foi projetado como um componente indicador óptico compacto, utilizando um chip semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para produzir uma saída de luz branca pura. O LED é encapsulado em um invólucro de resina transparente, o que contribui para o seu desempenho óptico. Uma característica de design fundamental é o inter-refletor integrado dentro do invólucro. Este refletor otimiza a extração de luz e a eficiência de acoplamento, tornando este LED particularmente adequado para aplicações envolvendo tubos ou guias de luz, onde a transferência eficiente de luz direcional é crítica.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens desta série de LED derivam do seu design de invólucro e seleção de materiais. O amplo ângulo de visão de 120 graus (típico) garante alta visibilidade a partir de vários ângulos, o que é essencial para indicadores de estado em eletrônicos de consumo, painéis de automóveis e painéis de controle industrial. O invólucro SMT (Tecnologia de Montagem em Superfície) permite montagem automatizada de alta velocidade usando processos padrão de soldagem por refluxo IR (Infravermelho), reduzindo significativamente os custos de fabricação e melhorando a confiabilidade em comparação com componentes de orifício passante. O produto é especificado como livre de chumbo e em conformidade com a diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), atendendo às regulamentações ambientais globais. Os mercados-alvo são amplos, abrangendo retroiluminação para LCDs e teclados (especialmente em dispositivos móveis), funções gerais de indicador e iluminação especializada onde é necessário acoplamento em guias de luz de acrílico ou policarbonato.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta seção fornece uma interpretação objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos, ópticos e térmicos especificados na ficha técnica. Compreender esses limites e características é fundamental para um projeto de circuito confiável.

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.

• Tensão Reversa (V_R):5V. Exceder esta tensão na direção de polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30mA. Esta é a máxima corrente DC que pode ser aplicada continuamente.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100mA. Esta especificação de corrente pulsada (com ciclo de trabalho de 1/10 e frequência de 1kHz) permite condições breves de sobrecorrente, útil para multiplexação ou criação de flashes mais brilhantes.
• Dissipação de Potência (P_d):110mW. Esta é a potência máxima que o invólucro pode dissipar como calor a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C. Exceder este limite arrisca fuga térmica.
• Descarga Eletrostática (ESD):2000V (Modelo do Corpo Humano). Esta classificação indica um nível moderado de proteção ESD embutida, mas ainda é recomendado manusear com precauções padrão contra ESD.
• Temperatura de Operação e Armazenamento:-40°C a +85°C / -40°C a +90°C. Estas faixas definem as condições ambientais para uso e armazenamento não operacional.
• Temperatura de Soldagem:O dispositivo pode suportar soldagem por refluxo IR com uma temperatura de pico de 260°C por 10 segundos, ou soldagem manual a 350°C por 3 segundos.

2.2 Características Eletro-Ópticas

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

• Intensidade Luminosa (I_V):715 a 1800 mcd (milicandelas). Esta é a principal medida do brilho do LED. A ampla faixa indica que um sistema de binning é utilizado (ver Seção 3). Uma corrente direta típica de 20mA é usada para especificação.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico. O ângulo amplo é resultado do invólucro top view e do design da lente/refletor difuso.
• Tensão Direta (V_F):2,75V a 3,65V. Esta é a queda de tensão no LED quando alimentado com 20mA. A variação deve-se às tolerâncias do processo semicondutor e é gerenciada através do binning de tensão.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em grupos de desempenho ou "bins". Esta ficha técnica define bins para intensidade luminosa e tensão direta.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em quatro bins (V1, V2, W1, W2) com base na sua intensidade luminosa medida a 20mA. Por exemplo, um LED do bin V1 terá uma intensidade entre 715 e 900 mcd, enquanto um LED do bin W2 estará entre 1420 e 1800 mcd. Os projetistas devem especificar o bin necessário ao fazer o pedido para garantir um nível mínimo de brilho para sua aplicação.

3.2 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em três grupos (E5, E6, E7) sob a classificação "E". Por exemplo, o bin E5 cobre V_Fde 2,75V a 3,05V. Selecionar LEDs do mesmo bin de tensão é crucial para projetos onde múltiplos LEDs são conectados em paralelo, pois garante uma distribuição de corrente e brilho mais uniformes.

3.3 Binning de Coordenadas de Cromaticidade

A cor da luz branca é definida pelas suas coordenadas (x, y) no diagrama de cromaticidade CIE 1931. A ficha técnica mostra quatro bins principais (B3, B4, B5, B6) que definem regiões específicas neste diagrama. Cada bin tem uma área quadrilátera definida. Por exemplo, o bin B3 cobre uma região com coordenadas x de ~0,283 a 0,304 e coordenadas y de ~0,295 a 0,330. Este binning garante que o ponto de cor branca (temperatura de cor correlacionada - CCT) caia dentro de uma faixa aceitável, evitando diferenças de cor perceptíveis entre LEDs em uma matriz. A tolerância para estas coordenadas é de ±0,01.

4. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas características típicas fornecem insights sobre como o LED se comporta em condições não padrão.

4.1 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva mostra que a saída de luz não é linearmente proporcional à corrente. Embora a saída aumente com a corrente, a eficiência (lúmens por watt) tipicamente diminui em correntes mais altas devido ao aumento da geração de calor dentro do chip. Alimentar o LED acima dos 20mA recomendados por períodos prolongados reduzirá a vida útil e pode alterar a cor.

4.2 Curva de Derating de Corrente Direta

Este é um gráfico crítico para o gerenciamento térmico. Ele mostra a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente (T_a). À medida que T_aaumenta, a capacidade do LED de dissipar calor diminui. Portanto, a corrente máxima segura de operação deve ser reduzida. Por exemplo, a uma temperatura ambiente de 85°C, a corrente contínua máxima é significativamente menor do que a classificação máxima absoluta de 30mA especificada a 25°C. Ignorar este derating pode levar à degradação rápida.

3.3 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva ilustra a dependência da temperatura na saída de luz. Tipicamente, a intensidade luminosa dos LEDs brancos baseados em InGaN diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta é uma consideração importante para aplicações que operam em ambientes de alta temperatura ou onde o LED é acionado com força, pois o brilho real será menor do que a especificação à temperatura ambiente.

4.4 Tensão Direta vs. Corrente Direta e Distribuição Espectral

A curva V_Fvs. I_Fmostra a característica exponencial I-V do diodo. O gráfico de distribuição espectral mostra a potência relativa emitida em diferentes comprimentos de onda. Para um LED branco usando um chip azul com revestimento de fósforo, o espectro terá um pico na região azul (do chip) e um pico mais amplo na região amarela/verde/vermelha (do fósforo). A saída combinada é percebida como luz branca.

4.5 Diagrama de Radiação

Este gráfico polar representa visualmente o ângulo de visão e a distribuição espacial da luz. O ângulo de visão de 120 graus é confirmado aqui, mostrando como a intensidade diminui em ângulos afastados do eixo central (0 graus).

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Invólucro

O LED possui um footprint SMD compacto. As dimensões principais incluem um tamanho do corpo de aproximadamente 3,2mm (comprimento) x 2,8mm (largura) x 1,9mm (altura). A ficha técnica fornece um desenho detalhado com tolerâncias, tipicamente ±0,1mm salvo indicação em contrário. Isso inclui a colocação dos terminais do ânodo e cátodo, que são cruciais para o layout correto da PCB (Placa de Circuito Impresso) e orientação durante a montagem automatizada pick-and-place.

5.2 Identificação de Polaridade

O invólucro inclui um marcador de polaridade. Tipicamente, um entalhe, um ponto ou um canto chanfrado no invólucro indica o lado do cátodo. O design da almofada de solda do footprint na PCB deve espelhar esta assimetria para evitar colocação incorreta.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo

O dispositivo é compatível com processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR). O perfil máximo recomendado tem uma temperatura de pico de 260°C, que não deve ser excedida por mais de 10 segundos. É essencial seguir um perfil controlado de aquecimento e resfriamento para evitar choque térmico, que pode rachar o invólucro de resina ou danificar as ligações internas do fio.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, deve ser realizada rapidamente. A recomendação é usar uma ponta de ferro de soldar a 350°C por uma duração máxima de 3 segundos por terminal. Aplicar calor por muito tempo pode transferir calor excessivo para o chip do LED.

6.3 Condições de Armazenamento

Os LEDs devem ser armazenados em suas embalagens originais à prova de umidade com dessecante em um ambiente controlado, tipicamente abaixo de 30°C e 60% de umidade relativa. Se as embalagens forem abertas, os componentes podem absorver umidade, o que pode causar "popcorning" (rachadura do invólucro) durante a soldagem por refluxo devido à rápida expansão do vapor. Para armazenamento prolongado após a abertura, um procedimento de secagem pode ser necessário de acordo com o padrão IPC/JEDEC.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Dimensões da Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita e bobina para montagem automatizada. A ficha técnica fornece as dimensões da fita transportadora, do núcleo da bobina e da bobina geral. Esta informação é necessária para programar os mecanismos alimentadores nas máquinas de montagem SMT.

7.2 Explicação do Rótulo e Numeração do Modelo

O rótulo do produto na bobina ou caixa contém códigos que especificam os bins de desempenho do dispositivo. Os códigos-chave são:
CAT: Classificação de Intensidade Luminosa (ex.: W1, V2).
HUE: Coordenadas de Cromaticidade (ex.: B4, B6).
REF: Classificação de Tensão Direta (ex.: E5, E7).
O número de peça completo (ex.: 65-11/T2C-FV1W2E/2T) codifica a série, o tipo de invólucro e provavelmente os bins de desempenho, permitindo identificação e pedido precisos.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Indicadores Ópticos:Indicadores de estado de energia, seleção de modo e alerta em eletrônicos de consumo, eletrodomésticos e interiores automotivos.
• Acoplamento em Guias de Luz:O amplo ângulo de visão e o refletor otimizado tornam este LED ideal para iluminação lateral de tubos de luz de acrílico ou policarbonato, comumente usados para iluminar símbolos, botões ou criar painéis retroiluminados uniformes.
• Retroiluminação:Adequado para pequenos displays LCD, iluminação de teclado em telefones celulares e retroiluminação de interruptores de membrana ou painéis decorativos.
• Iluminação Geral:Pode ser usado em matrizes para iluminação ambiente de baixo nível ou de destaque.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Sempre use um resistor limitador de corrente em série ou um driver de corrente constante. A tensão direta varia, portanto, não é recomendado alimentar com uma fonte de tensão constante, pois pode levar a fuga térmica.
• Gerenciamento Térmico:Para projetos que exigem alto brilho ou operação em ambientes quentes, garanta área de cobre adequada na PCB (almofadas térmicas) para conduzir o calor para longe das juntas de solda do LED.
• Projeto Óptico:Quando usado com guias de luz, a distância e o alinhamento entre o LED e a entrada do guia são críticos para a eficiência. Simulação óptica ou prototipagem é aconselhada.
• Proteção ESD:Embora o dispositivo tenha alguma proteção ESD, incorporar supressão de tensão transitória em linhas sensíveis ou usar procedimentos de manuseio seguros contra ESD durante a montagem é uma boa prática.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A série 65-11 se diferencia através da sua combinação específica de ângulo de visão amplo e um invólucro otimizado para acoplamento com guia de luz. Comparado aos LEDs side view padrão, o padrão de emissão top view é mais adequado para aplicações onde o LED é montado perpendicularmente à superfície de visualização. Comparado a outros LEDs top view, o inter-refletor integrado é uma característica de design destinada a melhorar a eficiência óptica em aplicações de luz guiada, potencialmente oferecendo melhor desempenho em sistemas de tubos de luz do que um LED top view genérico sem tal recurso.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso alimentar este LED a 30mA continuamente?
R: O Valor Máximo Absoluto é 30mA a 25°C ambiente. Para operação confiável de longo prazo, é aconselhável operar abaixo deste máximo. A condição de operação típica especificada é 20mA. Além disso, a corrente deve ser reduzida (derating) se a temperatura ambiente estiver acima de 25°C, conforme mostrado na curva de derating.

P: Por que há uma faixa tão grande na intensidade luminosa (715-1800 mcd)?
R: Esta faixa representa a dispersão total em todos os bins de produção. LEDs individuais são classificados em bins mais restritos (V1, V2, W1, W2). Ao especificar um código de bin necessário ao fazer o pedido, você pode garantir que receberá LEDs com um brilho mínimo consistente e conhecido.

P: Como escolho o resistor limitador de corrente correto?
R: Use a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use a V_Fmáxima da ficha técnica (ou seu bin de tensão especificado) para garantir que queda de tensão suficiente no resistor limite a corrente corretamente em todas as condições. Para uma fonte de 5V e uma V_Fmáx de 3,65V a 20mA: R = (5 - 3,65) / 0,02 = 67,5Ω. Um resistor padrão de 68Ω seria apropriado. Sempre calcule também a potência nominal do resistor: P = I²* R.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Caso: Painel de Interruptores Táteis Iluminados
Um projetista está criando um painel de controle com múltiplos interruptores táteis que precisam ser retroiluminados. Cada interruptor tem uma tampa translúcida e um guia de luz por baixo. O LED 65-11 é escolhido porque sua emissão top view e ângulo amplo acoplam luz eficientemente na base do guia de luz. O projetista seleciona o bin W1 para brilho médio-alto consistente. Os LEDs são colocados na PCB diretamente abaixo de cada guia de luz. Uma corrente constante de 18mA é usada (ligeiramente abaixo dos 20mA especificados para aumentar a longevidade e reduzir o calor). O bin de tensão direta E6 é especificado para garantir brilho uniforme quando todos os LEDs são alimentados em paralelo a partir de um único barramento de tensão com resistores individuais em série. O layout da PCB inclui pequenas almofadas de alívio térmico conectadas a um plano de terra para ajudar a dissipar o calor.

12. Introdução ao Princípio de Operação

Este LED branco opera no princípio da fotoluminescência. O núcleo é um chip semicondutor feito de InGaN, que emite luz azul quando os elétrons se recombinam com as lacunas através da sua banda proibida (bandgap) com a aplicação de uma polarização direta (corrente). Esta luz azul não é emitida diretamente. Em vez disso, ela atinge uma camada de revestimento de fósforo (tipicamente YAG:Ce - Granato de Ítrio e Alumínio dopado com Cério) que é depositada sobre ou ao redor do chip. O fósforo absorve uma parte dos fótons azuis e reemite luz em um espectro mais amplo nas regiões amarela e vermelha. O olho humano percebe a mistura da luz azul remanescente e da luz amarela/vermelha convertida como luz branca. O tom exato ou temperatura de cor correlacionada (CCT) da luz branca é determinada pela composição e espessura da camada de fósforo.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral em LEDs SMD como a série 65-11 é em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), o que reduz o consumo de energia e a geração de calor para a mesma saída de luz. Há também um impulso para melhorar o índice de reprodução de cor (IRC), especialmente para aplicações de iluminação, o que envolve o uso de sistemas de fósforo múltiplo mais complexos. A miniaturização continua, com tamanhos de invólucro ainda menores se tornando disponíveis. Além disso, a integração de eletrônicos de controle, como drivers de corrente constante ou controladores PWM (Modulação por Largura de Pulso), diretamente no invólucro do LED ("LEDs inteligentes") é uma tendência crescente, simplificando o projeto de circuito para o usuário final. A tecnologia subjacente de InGaN para chips azuis é madura, com pesquisas em andamento focadas em reduzir a queda de eficiência em altas correntes e melhorar a longevidade em temperaturas de operação mais altas.