Ficha Técnica de LED Branco Frio PLCC-2 - 3.1mm x 2.8mm x 1.9mm - Tensão 3.1V - Potência 0.062W - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED SMD de alto desempenho que utiliza um encapsulamento PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). O dispositivo é projetado para confiabilidade e desempenho em ambientes exigentes, apresentando uma temperatura de cor Branco Frio. Os seus principais alvos de projeto são aplicações no interior automotivo, onde a saída de luz consistente, ângulos de visão amplos e construção robusta são primordiais. O LED é qualificado segundo o padrão AEC-Q102 para semicondutores optoeletrónicos discretos em aplicações automotivas, garantindo que atende aos rigorosos requisitos de qualidade e confiabilidade para ciclagem térmica, resistência à humidade e operação de longo prazo.

As principais vantagens deste componente incluem o seu fator de forma compacto, excelente eficiência luminosa para o seu tamanho de encapsulamento e um ângulo de visão muito amplo de 120 graus, tornando-o adequado para aplicações de retroiluminação e indicador onde a dispersão da luz é importante. Também está em conformidade com as principais regulamentações ambientais, incluindo RoHS, REACH e padrões livres de halogéneos, tornando-o uma escolha adequada para projetos eletrónicos modernos com restrições materiais rigorosas.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Elétricas

Os principais parâmetros operacionais são definidos sob uma condição de teste padrão de corrente direta (I_F) de 20mA. A intensidade luminosa típica é de 1800 milicandelas (mcd), com um valor mínimo especificado de 900 mcd e um máximo de até 3550 mcd, dependendo do bin de produção. A tensão direta (V_F) mede tipicamente 3.1V, com uma variação de 2.5V a 3.75V. Este parâmetro é crucial para projetar o circuito limitador de corrente. O comprimento de onda dominante é caracterizado pelas suas coordenadas de cromaticidade CIE 1931, com valores típicos de x e y em torno de 0.3, definindo o seu ponto de Branco Frio. Uma tolerância de ±0.005 é aplicada a estas coordenadas.

O dispositivo apresenta um ângulo de visão amplo (2φ) de 120 graus, definido como o ângulo fora do eixo onde a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico. Esta característica é vital para aplicações que requerem iluminação uniforme sobre uma área ampla.

2.2 Especificações Absolutas Máximas e Gestão Térmica

Para garantir confiabilidade a longo prazo, o dispositivo não deve ser operado além das suas Especificações Absolutas Máximas. A corrente direta contínua máxima é de 30 mA, com uma dissipação de potência máxima de 112 mW. Para pulsos curtos (≤10 μs, ciclo de trabalho 0.005), uma corrente de surto (I_FM) de 250 mA é permitida. A temperatura de junção (T_J) nunca deve exceder 125°C. A faixa de temperatura de operação e armazenamento é especificada de -40°C a +110°C, confirmando a sua adequação para ambientes automotivos.

A gestão térmica é crítica para o desempenho e vida útil do LED. A ficha técnica especifica dois valores de resistência térmica: a resistência térmica real (R_{th JS real}) da junção ao ponto de solda é no máximo 130 K/W, enquanto o valor derivado pelo método elétrico (R_{th JS el}) é de 100 K/W. Um layout de PCB adequado com alívio térmico e área de cobre suficientes é necessário para manter uma temperatura baixa no ponto de solda, conforme mostrado na curva de derating da corrente direta.

2.3 Especificações de Confiabilidade e Conformidade

O LED demonstra uma construção robusta com uma capacidade de suportar Descarga Eletrostática (ESD) de 8 kV (Modelo do Corpo Humano, HBM). Está classificado para Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) 3, indicando que pode ser exposto às condições do chão de fábrica por até 168 horas antes da soldagem por refluxo. Além disso, atende à Classe de Robustez à Corrosão B1, aumentando a sua resistência a atmosferas corrosivas. A conformidade total com RoHS, REACH da UE e padrões livres de halogéneos (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm) é confirmada.

3. Análise de Curvas de Desempenho

3.1 Curva IV e Eficiência Luminosa

O gráfico de corrente direta versus tensão direta (I-V) mostra a relação exponencial característica. No ponto de operação típico de 20mA, a tensão é de aproximadamente 3.1V. Os projetistas usam esta curva para selecionar componentes de acionamento apropriados. O gráfico de intensidade luminosa relativa versus corrente direta indica que a saída de luz aumenta de forma sublinear com a corrente além do ponto de operação típico, e a operação acima de 30mA não é recomendada. A curva de derating da corrente direta é essencial para o projeto térmico, mostrando como a corrente contínua máxima permitida deve ser reduzida à medida que a temperatura do ponto de solda aumenta acima de 25°C.

3.2 Dependência da Temperatura e Características Espectrais

O gráfico de intensidade luminosa relativa versus temperatura de junção mostra a diminuição esperada na saída de luz à medida que a temperatura aumenta, uma característica comum dos LEDs. A curva de tensão direta relativa versus temperatura de junção tem uma inclinação negativa, que pode ser usada em alguns circuitos para deteção de temperatura. Os gráficos de desvio das coordenadas de cromaticidade versus corrente e temperatura mostram variação mínima, indicando boa estabilidade de cor sob diferentes condições de operação. O gráfico de características de comprimento de onda descreve a distribuição espectral de potência relativa, típica de um LED branco convertido por fósforo com uma bomba azul e emissão ampla de fósforo amarelo.

3.3 Capacidade de Operação em Pulsos

O gráfico de capacidade de manuseio de pulsos permitidos fornece orientação para acionar o LED com correntes pulsadas superiores ao máximo DC. Ele traça a amplitude da corrente direta (I_FA) contra a largura do pulso (t_p) para vários ciclos de trabalho (D). Isto permite que os projetistas alcancem brilho instantâneo mais alto para aplicações de estroboscópio ou sinalização sem exceder os limites de potência média.

4. Explicação do Sistema de Binning

O produto está disponível em grupos classificados com base na intensidade luminosa e coordenadas de cromaticidade para garantir consistência no projeto da aplicação.

4.1 Binning de Intensidade Luminosa

A intensidade luminosa é classificada em vários bins designados por códigos alfanuméricos (ex.: L1, L2, M1... até GA). Cada bin define um intervalo específico de intensidade luminosa mínima e máxima medida em milicandelas (mcd). Para este número de peça específico, os bins de saída possíveis são destacados e incluem intervalos de 1120 mcd a 3550 mcd (bins AA até CA), com o valor típico de 1800 mcd caindo dentro do bin BA (1800-2240 mcd). Aplica-se uma tolerância de medição de ±8%.

4.2 Binning de Coordenadas de Cromaticidade

A cor Branco Frio é classificada de acordo com o sistema de coordenadas CIE 1931 (x, y). A ficha técnica fornece uma tabela listando vários códigos de bin (ex.: PK0, HK0, NK0) e as suas áreas quadriláteras correspondentes definidas por quatro conjuntos de coordenadas (x, y). Isto permite que os projetistas selecionem LEDs com pontos de cor rigidamente controlados para aplicações onde a correspondência de cores é crítica, como em conjuntos de instrumentos ou interruptores retroiluminados.

5. Informações Mecânicas, de Embalagem e Montagem

5.1 Dimensões Mecânicas e Polaridade

O LED está alojado num encapsulamento SMD padrão PLCC-2. O desenho mecânico (referenciado no PDF) especifica as dimensões exatas, incluindo comprimento total, largura, altura, espaçamento dos terminais e tolerâncias. O encapsulamento apresenta tipicamente uma lente moldada. A polaridade é indicada por uma marca de cátodo, frequentemente um entalhe ou um ponto no encapsulamento, que deve ser alinhado corretamente com o footprint da PCB.

5.2 Footprint Recomendado para PCB e Soldagem

É fornecida uma disposição recomendada de pastilhas de solda para garantir juntas de solda confiáveis e desempenho térmico ideal. Isto inclui dimensões para as pastilhas metálicas e a pastilha térmica (se presente). O perfil de soldagem por refluxo é especificado, com uma temperatura de pico de 260°C por no máximo 30 segundos. A adesão a este perfil é necessária para evitar danos ao encapsulamento ou degradação dos materiais internos.

5.3 Embalagem e Precauções de Manuseio

Os componentes são fornecidos em embalagem de fita e carretel adequada para máquinas de montagem pick-and-place automatizadas. As precauções de uso incluem procedimentos padrão de manuseio ESD (usando pulseiras e estações de trabalho aterradas), evitar tensão mecânica na lente e prevenir contaminação. Critérios específicos de teste de resistência ao enxofre também podem ser delineados para aplicações em ambientes com alto teor de enxofre.

6. Diretrizes de Aplicação e Considerações de Projeto

6.1 Cenários de Aplicação Típicos

A aplicação principal é iluminação interior automotiva. Isto inclui retroiluminação para conjuntos de instrumentos, botões do sistema de infotenimento, painéis de controlo climático e iluminação ambiente geral da cabine. Também é adequado para retroiluminação de interruptores em vários dispositivos eletrónicos e fins gerais de indicador onde um ângulo de visão amplo e luz branca fria são desejados.

6.2 Considerações de Projeto de Circuito e Térmicas

Os projetistas devem implementar um circuito de acionamento de corrente constante para garantir saída de luz estável e longa vida do LED, uma vez que o brilho do LED é uma função da corrente, não da tensão. Um resistor em série pode ser usado para aplicações simples, mas um acionador ativo é recomendado para ambientes de tensão automotiva (ex.: sistema 12V). O projeto térmico é não negociável. A PCB deve fornecer um caminho térmico suficiente das pastilhas de solda do LED para uma área de cobre maior ou dissipador de calor para manter a temperatura de junção bem abaixo do máximo de 125°C, especialmente quando operando em altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima.

6.3 Considerações de Projeto Óptico

O ângulo de visão de 120 graus significa que a luz é emitida num padrão Lambertiano amplo. Para aplicações que requerem um feixe mais focado, ópticas secundárias como lentes ou guias de luz devem ser empregues. A interação do padrão de emissão do LED com estes elementos ópticos deve ser simulada ou prototipada para alcançar o efeito de iluminação desejado.

7. Comparação Técnica e Orientação de Seleção

Ao selecionar um LED para aplicações no interior automotivo, os principais diferenciadores para esta peça incluem a sua qualificação AEC-Q102, ângulo de visão amplo e bins de intensidade luminosa específicos. Comparado com LEDs não de grau automotivo, este componente oferece confiabilidade comprovada sob choque térmico, humidade e tensão operacional de longo prazo. O encapsulamento PLCC-2 oferece um bom equilíbrio entre tamanho, saída de luz e facilidade de montagem em comparação com encapsulamentos menores do tipo chip-scale ou dispositivos maiores de orifício passante.

8. Perguntas Frequentes (FAQs)

P: Qual é o propósito da informação de binning?

R: O binning garante consistência de cor e brilho dentro de um lote de produção. Para aplicações que usam vários LEDs lado a lado (como um painel de retroiluminação), especificar um bin apertado para intensidade luminosa e coordenadas de cromaticidade evita diferenças visíveis no brilho ou cor entre LEDs individuais.

P: Posso acionar este LED diretamente a partir de uma fonte de 5V ou 12V?

R: Não. Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Conectá-lo diretamente a uma fonte de tensão superior à sua tensão direta fará com que uma corrente excessiva flua, potencialmente destruindo-o instantaneamente. Deve sempre usar um mecanismo limitador de corrente, como um resistor ou um CI de acionamento de LED dedicado.

P: Por que a especificação de resistência térmica é importante?

R: A resistência térmica quantifica a eficácia com que o calor pode escapar da junção do LED. Um valor mais baixo significa melhor dissipação de calor. Exceder a temperatura máxima de junção reduz significativamente a saída luminosa e encurta drasticamente a vida útil operacional do LED. Um dissipador de calor adequado, conforme orientado pela resistência térmica e curva de derating, é essencial para um desempenho confiável.

P: O que significa MSL 3 para armazenamento e manuseio?

R: MSL (Nível de Sensibilidade à Humidade) 3 significa que o encapsulamento pode absorver níveis prejudiciais de humidade se exposto a condições ambientes por mais de 168 horas (7 dias). Após este tempo, ou se o saco selado original for aberto, os componentes devem ser cozidos de acordo com um perfil especificado antes de poderem ser soldados por refluxo com segurança para evitar "popcorning" ou delaminação interna.

9. Princípios de Operação

Este é um LED branco convertido por fósforo. O chip semicondutor central emite luz azul quando polarizado diretamente (eletroluminescência). Esta luz azul atinge uma camada de material de fósforo amarelo (ou amarelo e vermelho) depositada sobre ou perto do chip. O fósforo absorve uma porção da luz azul e re-emite-a como um espectro mais amplo de comprimentos de onda mais longos (amarelo, vermelho). A combinação da luz azul remanescente e da luz convertida pelo fósforo resulta na perceção de luz branca. A proporção exata de emissão azul para fósforo determina a temperatura de cor correlacionada (CCT), neste caso, Branco Frio.

10. Tendências e Contexto da Indústria

A tendência na iluminação interior automotiva é para maior integração, iluminação dinâmica e experiências ambientes personalizadas. Embora LEDs discretos como este componente PLCC-2 permaneçam vitais para retroiluminação de interruptores e indicadores básicos, há uma adoção crescente de fitas de LED flexíveis, LEDs RGB endereçáveis e tecnologias avançadas de guias de luz para criar superfícies de luz contínuas. Além disso, a procura por maior eficiência (mais lúmens por watt) e índice de reprodução de cor (CRI) melhorado continua, impulsionando avanços na tecnologia de fósforo e projeto de chips. As qualificações automotivas rigorosas (AEC-Q102) e a conformidade ambiental (livre de halogéneos) destacadas nesta ficha técnica refletem o foco abrangente da indústria em confiabilidade, longevidade e responsabilidade ambiental.