Ficha Técnica LED PLCC-2 67-11-IB0100L-AM - Azul Gelo - Ângulo de Visão 120° - 3.1V - 10mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED Azul Gelo de alto brilho em um encapsulamento de montagem em superfície PLCC-2 (Portador de Chip com Terminais Plásticos). O dispositivo é projetado para confiabilidade e desempenho em ambientes exigentes, apresentando um amplo ângulo de visão de 120 graus e qualificado segundo o rigoroso padrão AEC-Q101 para componentes automotivos. Seu propósito principal de projeto é fornecer iluminação consistente e vibrante para aplicações no interior de veículos, garantindo longevidade e estabilidade sob diversas condições elétricas e térmicas.

1.1 Vantagens Principais

• Alta Eficiência Luminosa:Oferece uma intensidade luminosa típica de 300 milicandelas (mcd) a uma corrente direta padrão de 10mA, assegurando uma saída brilhante e visível.
• Iluminação de Ângulo Amplo:O ângulo de visão de 120° proporciona uma distribuição de luz ampla e uniforme, ideal para iluminação de fundo de painéis e indicadores.
• Confiabilidade Grau Automotivo:A qualificação AEC-Q101 confirma sua adequação para as condições ambientais severas encontradas na eletrônica automotiva, incluindo grandes variações de temperatura e vibração.
• Proteção Robusta contra ESD:Suporta Descarga Eletrostática (ESD) de até 8kV (Modelo do Corpo Humano), aumentando a robustez no manuseio e montagem.
• Conformidade Ambiental:O produto está em conformidade com as regulamentações RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas) e REACH, apoiando os padrões ambientais globais.

1.2 Mercado-Alvo e Aplicações

O LED é especificamente direcionado para o mercado de eletrônica automotiva. Suas principais áreas de aplicação incluem:

• Iluminação Interior Automotiva:Iluminação para áreas dos pés, puxadores de porta, porta-copos e iluminação ambiente geral da cabine.
• Iluminação de Fundo de Interruptores:Fornecendo visibilidade clara para botões e controles no painel de instrumentos, console central e volante.
• Indicadores do Conjunto de Instrumentos:Utilizado para luzes de aviso, indicadores de status e iluminação de fundo de mostradores dentro do painel do motorista.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Elétricas

Os parâmetros operacionais definem o desempenho do LED sob condições padrão de teste (Ts=25°C).

• Corrente Direta (I_F):A corrente operacional recomendada é de 10mA, com uma classificação máxima absoluta de 20mA. Uma corrente mínima de 2mA é necessária para operação.
• Intensidade Luminosa (I_V):A 10mA, a intensidade atinge tipicamente 355 mcd, com um mínimo garantido de 140 mcd e um máximo de 560 mcd para os bins padrão. A tolerância de medição é de ±8%.
• Tensão Direta (V_F):Tipicamente 3.1V a 10mA, variando de um mínimo de 2.75V a um máximo de 3.75V. A tensão direta possui um coeficiente de temperatura negativo, diminuindo conforme a temperatura de junção aumenta.
• Ângulo de Visão (φ):Definido como o ângulo total onde a intensidade cai para metade do seu valor de pico. Este LED oferece um amplo ângulo de visão de 120° ± 5°.
• Coordenadas de Cromaticidade (CIE x, y):O ponto de cor típico é (0.18, 0.23), definindo seu tom Azul Gelo. A tolerância para estas coordenadas é de ±0.005.

2.2 Características Térmicas

O gerenciamento térmico é crítico para a longevidade e estabilidade de desempenho do LED.

• Resistência Térmica (R_{th JS}):A resistência térmica junção-ponto de solda é especificada com dois valores: 130 K/W (real, medido) e 100 K/W (elétrico, calculado). Este parâmetro indica a eficácia com que o calor é transferido do chip do LED para a PCB.
• Temperatura de Junção (T_J):A temperatura máxima permitida na junção é de 125°C. Exceder este limite pode causar degradação permanente.
• Temperatura de Operação e Armazenamento:O dispositivo é classificado para operação contínua de -40°C a +110°C, tornando-o adequado para aplicações automotivas globais.

2.3 Especificações Máximas Absolutas

Estes são limites de estresse que não devem ser excedidos sob nenhuma condição para evitar danos permanentes.

• Dissipação de Potência (P_d):Máximo de 75 mW.
• Corrente de Surto (I_FM):Pode suportar pulsos de 300mA por durações ≤ 10μs com um baixo ciclo de trabalho (D=0.005).
• Tensão Reversa (V_R):Este LED não foi projetado para operação em polarização reversa. A aplicação de tensão reversa pode causar falha imediata.
• Temperatura de Soldagem:Pode suportar soldagem por refluxo com uma temperatura de pico de 260°C por até 30 segundos, compatível com processos padrão de soldagem sem chumbo.

3. Análise das Curvas de Desempenho

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

O gráfico mostra uma relação não linear. A tensão direta aumenta com a corrente, mas exibe um coeficiente de temperatura negativo. Os projetistas devem considerar isso ao projetar circuitos limitadores de corrente, pois V_Fdiminuirá conforme o LED aquece durante a operação.

3.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

A saída de luz é aproximadamente linear com a corrente na faixa inferior, mas pode mostrar sinais de queda de eficiência (eficácia reduzida) em correntes próximas à classificação máxima (20mA). Operar na ou abaixo da típica corrente de 10mA é recomendado para eficiência e vida útil ideais.

3.3 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura de Junção

A intensidade luminosa diminui conforme a temperatura de junção aumenta. O gráfico mostra que a saída pode cair para cerca de 40% do seu valor em temperatura ambiente quando T_Jse aproxima de 140°C. Isso ressalta a importância de um projeto eficaz de PCB térmica (usando vias térmicas, área de cobre adequada) para manter o brilho.

3.4 Desvio de Cromaticidade

Tanto a corrente direta quanto a temperatura de junção afetam as coordenadas de cor do LED. Os gráficos para ΔCIE-x e ΔCIE-y mostram desvios menores. Embora os desvios estejam dentro de uma pequena faixa, eles devem ser considerados para aplicações que exigem consistência de cor estrita em diferentes condições operacionais ou em matrizes de múltiplos LEDs.

3.5 Curva de Derating de Corrente Direta

Este gráfico crucial define a corrente direta contínua máxima permitida com base na temperatura do ponto de solda (T_S). Conforme T_Saumenta, o I_Fmáximo permitido deve ser reduzido para manter a temperatura de junção abaixo de 125°C. Por exemplo, a uma T_Sde 110°C, o I_Fmáximo é de 20mA. Esta curva é essencial para determinar condições operacionais seguras na aplicação final.

3.6 Capacidade de Manipulação de Pulsos Permitida

O gráfico mostra a relação entre a largura do pulso (t_p), o ciclo de trabalho (D) e a corrente de pico de pulso permitida (I_FA). Para pulsos muito curtos (ex.: 10μs) com um baixo ciclo de trabalho (0.005), o LED pode suportar correntes de até 300mA. Isso é útil para projetar funções de sinalização estroboscópica ou pulsada.

3.7 Distribuição Espectral

O gráfico de distribuição espectral relativa mostra um comprimento de onda de pico característico de um LED Azul Gelo. O pico dominante e estreito garante a pureza da cor. A ausência de picos secundários significativos nas regiões vermelha ou verde confirma a saída de cor pretendida.

4. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave.

4.1 Binning de Intensidade Luminosa

O LED é classificado em vários bins (L1 até GA) com base na intensidade luminosa medida a 10mA. Cada bin cobre uma faixa específica em uma escala logarítmica (ex.: T1: 280-355 mcd, T2: 355-450 mcd). A ficha técnica destaca os "bins de saída possíveis" para esta variante específica do produto. Os projetistas devem especificar o bin necessário ao fazer o pedido para garantir uniformidade de brilho em uma montagem usando múltiplos LEDs.

4.2 Binning de Cor

A estrutura padrão do bin de cor Azul Gelo é definida dentro do diagrama de cromaticidade CIE 1931. A tabela fornecida lista códigos de bin específicos (ex.: CM0, CL3) com seus respectivos limites de coordenadas CIE x e y. Isso permite a seleção de LEDs com pontos de cor quase idênticos, o que é crítico para aplicações como iluminação de fundo onde uma incompatibilidade de cor entre LEDs adjacentes seria visualmente inaceitável.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões Mecânicas

O encapsulamento PLCC-2 é um projeto padrão de montagem em superfície. O desenho dimensional (referenciado no PDF) fornece medidas críticas, incluindo comprimento, largura e altura do corpo, espaçamento dos terminais e posições dos pads. A adesão a estas dimensões é vital para o projeto do footprint da PCB e para a montagem automatizada pick-and-place.

5.2 Layout Recomendado do Pad de Solda

É fornecido um projeto sugerido de padrão de terra (pad de solda) para PCB. Este padrão é otimizado para a formação confiável da junta de solda durante a soldagem por refluxo, garantindo fixação mecânica adequada e condução térmica para a PCB. Seguir esta recomendação ajuda a prevenir tombstoning ou conexões de solda deficientes.

5.3 Identificação de Polaridade

O encapsulamento PLCC-2 tipicamente possui um entalhe moldado ou um cátodo marcado em um canto do corpo do dispositivo. A orientação correta da polaridade é essencial durante a montagem da PCB para garantir o funcionamento do LED. A aplicação de tensão reversa é proibida.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O componente é compatível com processos padrão de soldagem por refluxo sem chumbo (SnAgCu). O perfil inclui estágios de pré-aquecimento, imersão térmica, refluxo e resfriamento, com uma temperatura de pico não excedendo 260°C por no máximo 30 segundos. O tempo acima de 217°C (temperatura de liquidus) deve ser controlado para garantir a formação adequada da junta de solda sem danificar o encapsulamento do LED.

6.2 Precauções de Uso

• Precauções contra ESD:Embora classificado para 8kV HBM, procedimentos padrão de manuseio ESD (usando pulseiras aterradas, estações de trabalho e recipientes condutivos) devem ser seguidos durante a montagem.
• Limitação de Corrente:Sempre acione o LED com uma fonte de corrente constante ou um resistor limitador de corrente em série com uma fonte de tensão. A conexão direta a uma fonte de tensão que exceda V_Fcausará corrente excessiva e falha.
• Gerenciamento Térmico:Implemente um projeto térmico adequado na PCB. Use a curva de derating para determinar correntes operacionais seguras para a temperatura ambiente máxima esperada e o desempenho térmico da PCB.
• Limpeza:Se a limpeza for necessária após a soldagem, use solventes compatíveis que não danifiquem a lente plástica ou o epóxi.
• Condições de Armazenamento:Armazene em um ambiente seco e antiestático dentro da faixa de temperatura especificada de -40°C a +110°C.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Informações de Embalagem

Os LEDs são fornecidos em fita e carretel, que é a embalagem padrão para equipamentos de montagem em superfície automatizados. As especificações do carretel (largura da fita, espaçamento dos compartimentos, diâmetro do carretel) são fornecidas para garantir compatibilidade com os alimentadores da linha de montagem.

7.2 Número da Peça e Informações de Pedido

O número base da peça é67-11-IB0100L-AM. Este número codifica atributos-chave:

• 67-11:Provavelmente indica o tipo de encapsulamento (PLCC-2) e/ou série.
• IB:Denota a cor Azul Gelo (Ice Blue).
• 0100L:Pode estar relacionado ao bin de brilho ou código do produto.
• AM:Possivelmente indica grau automotivo ou uma revisão específica.

Ao fazer o pedido, códigos de bin específicos para intensidade luminosa e cor devem ser especificados para obter as características de desempenho desejadas.

8. Considerações de Projeto de Aplicação

8.1 Projeto do Circuito Acionador

Para operação estável, um acionador de corrente constante é preferível a uma simples fonte de tensão limitada por resistor, especialmente em ambientes automotivos onde a tensão de alimentação (ex.: bateria de 12V) pode variar significativamente. O acionador deve ser projetado para fornecer a corrente desejada (ex.: 10mA) em toda a faixa de tensão de entrada e temperatura esperada.

8.2 Projeto Térmico na PCB

Para manter o desempenho e a vida útil:

• Use uma PCB com espessura de cobre suficiente.
• Incorpore pads de alívio térmico conectados a um plano de cobre maior ou a um plano de terra interno por meio de múltiplas vias térmicas.
• Siga a curva de derating. Se a temperatura da PCB no ponto de solda for esperada atingir 80°C, a corrente contínua máxima deve ser reduzida de acordo, partindo do máximo absoluto de 20mA.

8.3 Integração Óptica

O ângulo de visão de 120° é adequado para iluminação de área ampla. Para aplicações que requerem luz mais focada, ópticas secundárias (lentes, guias de luz) podem ser necessárias. As coordenadas de cor Azul Gelo devem ser consideradas ao projetar guias de luz ou difusores para alcançar o efeito de cor final desejado.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado a LEDs PLCC-2 genéricos, este dispositivo oferece vantagens distintas para uso automotivo:

• Confiabilidade:A qualificação AEC-Q101 envolve testes de estresse rigorosos (armazenamento em alta temperatura, ciclagem térmica, umidade, etc.) não exigidos para peças de grau comercial.
• Faixa de Temperatura Estendida:Operação até +110°C ambiente excede o limite típico de +85°C dos LEDs comerciais, o que é necessário para locais próximos a fontes de calor em um veículo.
• Binning Controlado:Binning detalhado de intensidade e cor garante consistência, o que é menos rigoroso ou inexistente em alternativas de menor custo.
• Robustez contra ESD:A classificação ESD de 8kV HBM fornece uma margem de segurança maior contra danos eletrostáticos durante a fabricação e manuseio.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

10.1 Qual é a corrente operacional recomendada?

A corrente operacional típica é de 10mA. Pode ser operado a partir do mínimo de 2mA até o máximo absoluto de 20mA, mas a operação a 10mA proporciona o melhor equilíbrio entre brilho, eficiência e confiabilidade de longo prazo.

10.2 Como seleciono o resistor limitador de corrente correto?

Use a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da ficha técnica (3.75V) para um projeto de pior caso, garantindo que a corrente nunca exceda o valor desejado. Para uma fonte de 12V e alvo de 10mA: R = (12V - 3.75V) / 0.01A = 825Ω. Use o próximo valor padrão mais alto (ex.: 820Ω ou 1kΩ) e calcule a dissipação de potência resultante no resistor (P = I²R).

10.3 Por que o gerenciamento térmico é tão importante?

A alta temperatura de junção causa diretamente três problemas: 1)Queda da Saída Luminosa:A saída de luz diminui. 2)Desvio de Cor:A cor emitida pode mudar. 3)Degradação Acelerada:A vida útil do LED é reduzida exponencialmente. Um dissipador de calor adequado via PCB é inegociável para manter o desempenho especificado.

10.4 Múltiplos LEDs podem ser conectados em série ou paralelo?

Conexão em sérieé geralmente preferida porque todos os LEDs carregam a mesma corrente, garantindo brilho uniforme. A tensão de alimentação deve ser maior que a soma de todos os V_F values. Conexão em paralelonão é recomendada sem resistores limitadores de corrente individuais para cada LED, pois pequenas variações em V_Fpodem causar um desequilíbrio significativo de corrente, levando a brilho desigual e possível sobrecarga de um LED.

11. Estudo de Caso Prático de Projeto

11.1 Iluminação de Fundo de Interruptores do Painel Automotivo

Cenário:Projetando a iluminação de fundo para uma fileira de 5 interruptores de pressão idênticos em um painel.

• Objetivo do Projeto:Iluminação uniforme e azul fria em todos os botões.
• Implementação:
  1. Seleção do LED:Especifique o número da peça 67-11-IB0100L-AM com um bin de cor restrito (ex.: CM2) e um bin específico de intensidade luminosa (ex.: T1: 280-355 mcd) para garantir consistência.
  2. Circuito:Conecte todos os 5 LEDs em série com um único acionador de corrente constante ajustado para 10mA. Assumindo um V_Ftípico de 3.1V, o acionador precisa de uma tensão de compliance de saída > 15.5V (5 * 3.1V). Uma alimentação automotiva de 12V é insuficiente, portanto, um conversor boost ou um acionador operando a partir de uma tensão regulada mais alta (ex.: 18V) é necessário.
  3. Layout da PCB:Posicione cada LED diretamente atrás do seu difusor de interruptor respectivo. Projete o footprint da PCB exatamente conforme o layout de pad recomendado. Conecte o pad térmico de cada LED a uma área de cobre dedicada na placa com múltiplas vias térmicas para um plano de terra interno para dissipação de calor.
  4. Validação:Após a montagem, meça a temperatura do ponto de solda próximo a um LED durante a operação em uma câmara de alta temperatura ambiente (ex.: +85°C). Use a curva de derating para verificar se a corrente de 10mA ainda é segura na T_S.

medida. Esta abordagem garante iluminação confiável, uniforme e duradoura.

12. Princípio de Operação

Este é um diodo emissor de luz (LED) semicondutor. Quando uma tensão direta que excede sua energia de bandgap é aplicada através do ânodo e cátodo, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa do chip semicondutor (tipicamente baseado em materiais InGaN para cores azul/branco/azul gelo). Este processo de recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A composição específica das camadas semicondutoras determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida. O encapsulamento plástico PLCC encapsula o chip, fornece proteção mecânica e incorpora uma lente moldada que modela a saída de luz para alcançar o ângulo de visão de 120°.

13. Tendências Tecnológicas

A evolução de LEDs como este é impulsionada por várias tendências-chave nas indústrias automotiva e de iluminação geral:

• Maior Eficiência (lm/W):Melhorias contínuas na ciência dos materiais visam produzir mais saída de luz (lúmens) por unidade de potência elétrica de entrada (watts), reduzindo o consumo de energia e a carga térmica.
• Maior Confiabilidade e Vida Útil:Avanços em materiais de encapsulamento, técnicas de fixação do chip e tecnologia de fósforo (para LEDs brancos) continuam a elevar os números de tempo médio entre falhas (MTBF), ultrapassando 50.000 horas.
• Miniaturização:A busca por montagens eletrônicas menores e mais densas leva ao desenvolvimento de LEDs em formatos de encapsulamento ainda menores (ex.: encapsulamentos chip-scale) enquanto mantém ou melhora a saída de luz.
• Iluminação Inteligente e Adaptativa:A integração com sistemas de controle para efeitos de iluminação dinâmicos, dimerização e ajuste de temperatura de cor está se tornando mais prevalente, embora isso muitas vezes envolva circuitos integrados acionadores de LED mais complexos, e não o elemento LED em si.
• Padrões de Qualidade Rigorosos:A adoção de padrões como AEC-Q102 (um padrão mais específico para semicondutores optoeletrônicos discretos em aplicações automotivas) representa uma tendência para componentes ainda mais especializados e rigorosamente testados para uso automotivo.