Ficha Técnica LED Branco Frio PLCC-2 - Ângulo de Visão 120° - 3,1V Típ. - 20mA - Grau Automotivo

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um componente LED de montagem em superfície de alto brilho, que utiliza o encapsulamento PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). O dispositivo foi projetado principalmente para ambientes internos automotivos exigentes, oferecendo desempenho confiável numa ampla faixa de temperatura. As suas principais vantagens incluem uma combinação equilibrada de saída luminosa, amplo ângulo de visão e construção robusta que atende aos padrões de confiabilidade de grau automotivo.

O LED emite uma luz branca fria, caracterizada pelas coordenadas de cor CIE 1931 típicas de (0,3; 0,3). É destinado a aplicações que requerem iluminação consistente e brilhante em espaços confinados, como retroiluminação de painéis de instrumentos, iluminação de interruptores e mostradores. A conformidade com AEC-Q102, RoHS e REACH reforça a sua adequação para montagens eletrónicas modernas com requisitos rigorosos de qualidade e ambientais.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Elétricas

Os principais parâmetros de operação são definidos para uma corrente de teste padrão de 20mA. A intensidade luminosa típica é de 1800 milicandelas (mcd), com um valor mínimo garantido de 1400 mcd e um máximo de até 3550 mcd, dependendo do bin de produção. A tensão direta (V_F) mede tipicamente 3,1V, variando de um mínimo de 2,5V a um máximo de 3,75V. Este parâmetro é crucial para calcular os valores do resistor limitador de corrente no projeto do circuito.

O dispositivo apresenta um ângulo de visão muito amplo de 120 graus, definido como o ângulo total onde a intensidade luminosa cai para metade do seu valor axial de pico. Isto garante uma distribuição uniforme da luz, essencial para iluminação de painéis e interruptores.

2.2 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente. A corrente direta contínua máxima absoluta é de 30 mA. O dispositivo pode suportar surtos de corrente curtos de até 250 mA para pulsos ≤ 10 µs com um ciclo de trabalho muito baixo (0,005). A temperatura da junção não deve exceder 125°C. A faixa de temperatura de operação e armazenamento é especificada de -40°C a +110°C, confirmando a sua robustez de grau automotivo. A proteção contra descarga eletrostática (ESD) é classificada em 8 kV (Modelo do Corpo Humano).

2.3 Características Térmicas

A gestão térmica é crítica para a longevidade e estabilidade de desempenho do LED. A resistência térmica da junção ao ponto de solda é especificada de duas formas: uma resistência térmica real (R_{th JS real}) de 130 K/W e uma resistência térmica elétrica (R_{th JS el}) de 100 K/W. Este parâmetro indica a eficácia com que o calor é conduzido para longe da junção do semicondutor. Um layout adequado da PCB com alívio térmico suficiente é necessário para manter a temperatura da ilha de solda dentro de limites seguros, conforme mostrado na curva de derating.

3. Análise das Curvas de Desempenho

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

O gráfico fornecido mostra a relação entre a corrente direta e a tensão direta a 25°C. A curva é não linear, típica de um díodo. Na corrente nominal de 20mA, a tensão está centrada em torno de 3,1V. Os projetistas devem usar esta curva para garantir que o circuito de acionamento forneça uma corrente estável, e não tensão, para obter uma saída de luz consistente.

3.2 Saída Óptica vs. Corrente e Temperatura

A intensidade luminosa relativa aumenta com a corrente direta, mas exibe uma relação sublinear, enfatizando a necessidade de controlo de corrente. Mais importante, o gráfico que mostra a intensidade luminosa relativa vs. temperatura da junção demonstra um coeficiente de temperatura negativo. À medida que a temperatura da junção aumenta, a saída de luz diminui. Na temperatura máxima da junção de 125°C, a saída pode ser apenas cerca de 40-50% do seu valor a 25°C. Este efeito de extinção térmica deve ser considerado no projeto térmico.

3.3 Estabilidade Cromática

Os gráficos descrevem a variação das coordenadas CIE x e y com a corrente direta e a temperatura da junção. Embora existam variações, elas são relativamente pequenas (±~0,01 para temperatura, menos para corrente), indicando boa estabilidade de cor sob diferentes condições de operação, o que é vital para aplicações onde a consistência da cor é importante.

3.4 Distribuição Espectral e Padrão de Radiação

A curva de distribuição espectral relativa mostra um pico na região do comprimento de onda azul, característica de um LED branco convertido por fósforo, com um amplo pico secundário na região amarela/verde proveniente do fósforo. O diagrama do padrão de radiação confirma o perfil de emissão tipo Lambertiano, resultando no amplo ângulo de visão de 120°.

4. Explicação do Sistema de Binning

O produto está disponível em grupos de desempenho classificados, ou "bins", para garantir consistência dentro de um lote de produção.

4.1 Binning de Intensidade Luminosa

É definida uma estrutura de binning abrangente, variando de bins de baixa saída (ex.: L1: 11,2-14 mcd) a bins de saída muito alta (ex.: GA: 18000-22400 mcd). Para este número de peça específico (67-11-C70200H-AM), o bin de saída padrão destacado é "AB", que corresponde a uma faixa de intensidade luminosa de 1400 a 1800 mcd. Isto permite aos projetistas selecionar o grau de brilho apropriado para a sua aplicação.

4.2 Binning de Cor

A ficha técnica referencia um diagrama de "Estrutura Padrão de Bin de Cor Branca" (não totalmente detalhado no excerto fornecido). Tipicamente, tais diagramas traçam as coordenadas CIE x e y dentro de um quadrilátero ou região definida no diagrama de cromaticidade. Os LEDs são classificados em bins com base no local onde as suas coordenadas de cor se situam dentro desta região, garantindo uma tolerância de cor apertada, tipicamente dentro de ±0,005 conforme observado na secção de características.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões Físicas

O componente utiliza um encapsulamento padrão de montagem em superfície PLCC-2. O desenho mecânico (referenciado no índice) especificaria o comprimento, largura, altura, espaçamento dos terminais e tolerâncias exatos. Esta informação é crítica para o projeto do footprint da PCB e para garantir o encaixe adequado na montagem.

5.2 Layout Recomendado das Ilhas de Solda

Uma secção dedicada fornece o padrão de land (geometria da ilha de solda) recomendado para a PCB. Seguir esta diretriz é essencial para obter juntas de solda confiáveis, um correto auto-alinhamento durante o refluxo e uma transferência de calor eficaz do dispositivo para a PCB.

5.3 Identificação da Polaridade

Os encapsulamentos PLCC-2 têm tipicamente um canto marcado ou um chanfro para indicar o pino do cátodo (negativo). A orientação correta da polaridade é obrigatória durante a colocação para garantir o funcionamento do dispositivo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

A ficha técnica especifica uma temperatura máxima de soldagem de 260°C durante 30 segundos. Isto refere-se à temperatura de pico medida nas juntas de solda durante um processo de refluxo padrão. Deve ser seguido um perfil de refluxo típico com fases de pré-aquecimento, estabilização, refluxo e arrefecimento, garantindo que a temperatura nos terminais do componente não exceda este limite para evitar danos ao encapsulamento plástico ou à fixação interna do chip.

6.2 Precauções de Utilização

As precauções gerais de manuseio incluem o uso de práticas seguras contra ESD durante a montagem, evitar stress mecânico na lente e prevenir a contaminação da superfície óptica. O dispositivo não foi projetado para operação com tensão reversa.

6.3 Condições de Armazenamento

A faixa de temperatura de armazenamento é de -40°C a +110°C. Além disso, o Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) é classificado como Nível 2. Isto significa que o componente pode ser armazenado num ambiente seco (tipicamente<60% de Humidade Relativa) por até um ano. Se o saco de barreira à humidade for aberto ou o tempo excedido, as peças devem ser pré-aquecidas (baked) antes da soldagem por refluxo para evitar o "efeito pipoca" (fissuração do encapsulamento devido à pressão de vapor).

7. Recomendações de Aplicação

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O método de acionamento mais comum é uma fonte de corrente constante ou um simples resistor em série a partir de uma linha de tensão. O valor do resistor é calculado como R = (V_supply- V_F) / I_F. Usando a V_Ftípica de 3,1V e um alvo de 20mA, com uma alimentação de 5V, o resistor seria (5V - 3,1V) / 0,02A = 95 Ohms. Deve ser selecionado um resistor classificado para pelo menos (5V-3,1V)*0,02A = 0,038W, com uma potência superior (ex.: 1/8W ou 1/4W) para margem de segurança.

7.2 Considerações de Projeto

• Gestão Térmica:Utilize a curva de derating da corrente direta. Para operação contínua a altas temperaturas ambientes, a corrente deve ser reduzida para manter a temperatura do ponto de solda abaixo de 110°C (onde a corrente máxima é 30mA). Uma área de cobre adequada sob e ao redor das ilhas de solda é necessária para dissipar o calor.
• Controlo de Corrente:Acione sempre os LEDs com uma corrente controlada, e não com uma tensão fixa, para garantir uma saída de luz estável e prevenir a fuga térmica.
• Projeto Óptico:O feixe amplo de 120° é adequado para iluminação difusa. Para luz focada, seriam necessárias óticas secundárias (lentes).
• Proteção ESD:Embora o dispositivo tenha proteção de 8kV HBM, incorporar supressão de tensão transitória adicional em linhas sensíveis em ambientes automotivos é uma boa prática.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs PLCC-2 genéricos, os principais diferenciadores deste dispositivo são a suaqualificação AEC-Q102e afaixa de temperatura de operação estendida (-40°C a +110°C). Estas características não são típicas de LEDs de grau comercial e são essenciais para a certificação automotiva. A classificação ESD especificada (8kV) também é superior à de muitas peças padrão. A estrutura de binning detalhada fornece aos fabricantes um desempenho previsível, o que é crítico para a produção em massa onde a consistência é primordial.

9. Perguntas Frequentes (FAQs)

P: Qual é a diferença entre os valores "Típicos" e "Máximos"?

R: "Típico" é o valor médio esperado em condições padrão. "Máximo" (ou "Mínimo") são os limites garantidos; todos os dispositivos irão desempenhar dentro destes limites de acordo com a especificação da ficha técnica.

P: Posso acionar este LED a 30mA continuamente?

R: Apenas se a temperatura da ilha de solda (T_S) puder ser mantida igual ou abaixo de 110°C, conforme a curva de derating. A temperaturas mais altas, a corrente deve ser reduzida. Para uma operação de longo prazo confiável, recomenda-se acionar a 20mA típica ou abaixo.

P: As coordenadas de cor são (0,3; 0,3). Isto é um branco puro?

R: No diagrama de cromaticidade CIE 1931, o ponto (0,33; 0,33) é frequentemente considerado o ponto de branco de "energia igual". Coordenadas de (0,3; 0,3) indicam um branco frio com um ligeiro desvio para azul/verde, que é um tom comum e desejável para retroiluminação de displays.

P: O que significa MSL 2 para o meu processo de produção?

R: Componentes MSL 2 têm uma vida útil no chão de fábrica de 1 ano quando armazenados a ≤ 30°C/60% HR. Após o saco ser aberto, devem ser usados dentro de um tempo especificado (ex.: 168 horas) ou pré-aquecidos antes do refluxo para remover a humidade absorvida.

10. Princípio de Funcionamento

Este é um LED branco convertido por fósforo. O chip semicondutor central emite luz azul quando a corrente flui através da sua junção p-n (eletroluminescência). Esta luz azul atinge uma camada de material de fósforo amarelo (ou amarelo e vermelho) depositado sobre ou perto do chip. O fósforo absorve uma parte dos fotões azuis e reemite luz em comprimentos de onda mais longos, amarelos/vermelhos. A combinação da luz azul remanescente e da luz amarela/vermelha convertida é percebida pelo olho humano como luz branca. O tom exato (branco frio, branco neutro, branco quente) é determinado pela mistura e composição dos fósforos.

11. Tendências da Indústria

O mercado de iluminação automotiva continua a exigir maior eficiência (mais lúmens por watt), índice de reprodução de cor (CRI) melhorado para maior clareza visual e maior confiabilidade. A integração de LEDs com circuitos integrados de acionamento e sensores em módulos de iluminação inteligente é uma tendência crescente. Além disso, há uma pressão no sentido de footprints de encapsulamento padronizados e menores com maior densidade de potência, embora os encapsulamentos PLCC permaneçam populares pela sua relação custo-benefício e confiabilidade comprovada em aplicações de média potência, como iluminação interior.