Ficha Técnica do LED Vermelho PLCC-2 67-21-UR0200L-AM - Ângulo de Visão de 120° - 300mcd @ 20mA - Grau Automotivo - Documento Técnico em Português

3. Valores Máximos Absolutos

Estes são limites de estresse que não devem ser excedidos sob nenhuma condição, mesmo momentaneamente. A operação além destas classificações pode causar dano permanente.

• Corrente de Surto (I_FM):100 mA para pulsos ≤ 10 µs com um ciclo de trabalho muito baixo (D=0,005). Esta classificação é relevante para suportar transientes breves.
• Tensão Reversa (V_R):O dispositivonão foi projetado para operação reversa. Aplicar uma tensão reversa pode destruir instantaneamente o LED. Proteção (por exemplo, um diodo em paralelo) é necessária se a tensão reversa for possível no circuito.
• Descarga Eletrostática (ESD):Classificado em 2 kV (Modelo de Corpo Humano, HBM). Este é um nível moderado de proteção ESD; precauções padrão de manuseio ESD ainda devem ser seguidas durante a montagem.
• Temperatura de Soldagem por Refluxo:O encapsulamento pode suportar uma temperatura de pico de 260°C por 30 segundos durante o processo de soldagem por refluxo.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Os gráficos na ficha técnica ilustram como os principais parâmetros mudam com as condições de operação, fornecendo dados essenciais para o projeto no mundo real.

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

Este gráfico fundamental mostra a relação exponencial entre corrente e tensão. Para este LED, a 20 mA, a tensão é tipicamente 2,0V. A curva é essencial para selecionar um resistor limitador de corrente apropriado ou projetar um driver de corrente constante. A tensão aumenta de forma não linear com a corrente.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Este gráfico mostra que a saída de luz aumenta com a corrente, mas não de forma perfeitamente linear, especialmente em correntes mais altas. Ele ajuda a determinar a corrente de acionamento necessária para atingir um nível de brilho desejado, considerando a eficiência.

4.3 Gráficos de Dependência da Temperatura

Três gráficos-chave mostram o impacto da temperatura da junção (T_J):

• Intensidade Luminosa Relativa vs. T_J:A saída de luz diminui à medida que a temperatura aumenta. Esta é uma consideração crítica para aplicações em ambientes quentes, como interiores automotivos.
• Tensão Direta Relativa vs. T_J:A tensão direta cai linearmente à medida que a temperatura sobe (tipicamente -2 mV/°C para LEDs vermelhos). Esta propriedade pode às vezes ser usada para sensoriamento de temperatura.
• Deslocamento Relativo do Comprimento de Onda vs. T_J:O comprimento de onda dominante muda ligeiramente (tipicamente alguns nanômetros) com a temperatura, o que pode afetar a percepção da cor em aplicações críticas.

4.4 Curva de Derating da Corrente Direta

Este é um dos gráficos mais importantes para a confiabilidade. Ele mostra a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura do terminal de solda (T_S). À medida que a temperatura ambiente/do terminal sobe, a corrente segura máxima diminui. Por exemplo, na temperatura máxima do terminal de solda de 110°C, a corrente contínua máxima permitida é de 30 mA. Os projetistas devem garantir que a corrente de operação esteja abaixo desta linha de derating com base na pior temperatura da sua aplicação.

4.5 Capacidade de Manipulação de Pulsos Admissíveis

Este gráfico define a corrente de pulso de pico permitida para várias larguras de pulso (t_p) e ciclos de trabalho (D). Ele permite que o LED seja acionado com pulsos curtos e de alta corrente para alcançar um brilho instantâneo muito alto, desde que os limites de potência média e temperatura da junção não sejam excedidos.

5. Explicação do Sistema de Binning

Devido a variações de fabricação, os LEDs são classificados em bins de desempenho. Isto permite que os clientes selecionem componentes com características específicas.

5.1 Binning de Intensidade Luminosa

O LED é classificado em grupos com base na sua intensidade luminosa mínima a 20mA. A ficha técnica lista bins desde L1 (11,2-14 mcd) até GA (18000-22400 mcd). Para o 67-21-UR0200L-AM, o bin típico está centrado em torno de 300 mcd, o que provavelmente se enquadra nos bins T1 (280-355 mcd) ou T2 (355-450 mcd). Os "bins de saída possíveis" são destacados, indicando a faixa de intensidade específica disponível para este número de peça.

5.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

O LED também é classificado por seu comprimento de onda dominante para garantir cor consistente. Os bins são definidos em passos de 3nm ou 4nm. Para um comprimento de onda típico de 623 nm, os bins relevantes são 2124 (621-624 nm), 2427 (624-627 nm) e 2730 (627-630 nm). O bin específico para um determinado pedido determina o tom exato de vermelho.

6. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

O dispositivo utiliza um encapsulamento padrão de montagem em superfície PLCC-2. Este encapsulamento possui dois terminais e frequentemente inclui uma lente de plástico moldada. As dimensões exatas, incluindo comprimento, largura, altura e espaçamento dos terminais, são fornecidas no desenho mecânico (Seção 7 do PDF). O layout recomendado para os terminais de solda (Seção 8) é crucial para obter uma junta de solda confiável e uma conexão térmica adequada com a PCB. Seguir estas dimensões ajuda a prevenir o efeito "tombstone" e garante uma boa dissipação de calor.

7. Diretrizes de Soldagem e Montagem

7.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

A ficha técnica especifica um perfil de refluxo com uma temperatura de pico de 260°C por 30 segundos. Este é um perfil de refluxo padrão sem chumbo (SnAgCu). As taxas de pré-aquecimento, estabilização, refluxo e resfriamento devem ser controladas de acordo com as diretrizes padrão IPC/JEDEC para evitar choque térmico e garantir a formação adequada da junta de solda.

7.2 Precauções de Uso

As precauções gerais de manuseio e projeto incluem:

• Proteção ESD:Utilize medidas antiestáticas padrão durante o manuseio e montagem.
• Controle de Corrente:Sempre opere o LED com um dispositivo limitador de corrente (resistor ou driver). Não conecte diretamente a uma fonte de tensão.
• Proteção contra Tensão Reversa:Implemente proteção no circuito se a polarização reversa for possível.
• Gerenciamento Térmico:Projete a PCB com área de cobre adequada ou vias térmicas para dissipar calor, especialmente ao operar em altas correntes ou em altas temperaturas ambientes.
• Limpeza:Use solventes de limpeza apropriados que sejam compatíveis com o encapsulamento de plástico.

8. Considerações de Projeto para Aplicação

8.1 Projeto do Circuito de Acionamento

O método de acionamento mais simples é um resistor em série. O valor do resistor (R) é calculado como R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da ficha técnica (2,75V) para garantir que a corrente não exceda o nível desejado mesmo com uma peça de alto V_F. Por exemplo, com uma fonte de 5V e um alvo de 20 mA: R = (5V - 2,75V) / 0,020A = 112,5Ω (use um valor padrão de 110Ω ou 120Ω). A classificação de potência do resistor deve ser pelo menos P = I²* R. Para um brilho e eficiência mais estáveis, especialmente em relação à temperatura, recomenda-se um driver de corrente constante.

8.2 Projeto Térmico em Ambientes Automotivos

Os interiores automotivos podem experimentar temperaturas extremas. A curva de derating deve ser aplicada cuidadosamente. Se o LED for colocado perto de uma fonte de calor (por exemplo, atrás de um painel iluminado pelo sol), a temperatura local da PCB pode ser significativamente maior que a temperatura do ar da cabine. É aconselhável realizar simulação térmica ou medição. Usar uma PCB com um plano de terra interno conectado ao terminal térmico do LED (se presente) melhora muito a dissipação de calor.

8.3 Integração Óptica

O ângulo de visão de 120 graus é adequado para iluminação de área ampla. Para indicadores focados, pode ser necessária uma óptica secundária (lente ou guia de luz). O material do encapsulamento de plástico pode ter propriedades de índice de refração específicas que devem ser consideradas ao projetar tubos de luz ou difusores adjacentes.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs vermelhos PLCC-2 genéricos, os principais diferenciadores desta peça são suaqualificação AEC-Q101einformações detalhadas de binning. A qualificação AEC-Q101 envolve uma série de testes de estresse (vida útil em alta temperatura, ciclagem térmica, resistência à umidade, etc.) que componentes genéricos não passam. Isto fornece um nível muito maior de confiança na confiabilidade de longo prazo para aplicações automotivas. O extenso binning permite um controle mais rigoroso sobre o brilho e a consistência da cor nas linhas de produção, o que é crítico para painéis automotivos onde todas as luzes de advertência devem combinar.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED a 30 mA continuamente?

A: Você só pode acioná-lo a 30 mA continuamente se a temperatura do terminal de solda (T_S) estiver em ou abaixo de 30°C, conforme a curva de derating. Em uma temperatura interior automotiva mais realista de 85°C, a corrente contínua máxima é reduzida para aproximadamente 22-24 mA. Consulte sempre o gráfico de derating para a temperatura específica da sua aplicação.

P: Qual é a diferença entre a intensidade luminosa 'Típica' e a 'Binned'?

A: "Típica" (300 mcd) é uma média estatística da ficha técnica. Quando você faz um pedido, recebe peças de umbinespecífico (por exemplo, T1: 280-355 mcd). Todos os LEDs do seu pedido terão uma intensidade mínima dentro da faixa desse bin, garantindo consistência. O valor típico está dentro da faixa do bin.

P: Por que a resistência térmica é dada como dois valores diferentes?

A: O valor "Real" (160 K/W) é medido diretamente. O valor "Elétrico" (125 K/W) é calculado a partir da dependência da temperatura da tensão direta. Para um projeto térmico conservador, use sempre o valor "Real" mais alto.

P: É necessário um dissipador de calor?

A: Para operação contínua a 20 mA em um ambiente moderado (≈ 25°C ambiente), a dissipação de potência é de cerca de 40 mW (20mA * 2,0V), que está abaixo do máximo de 82 mW. Um terminal básico na PCB geralmente é suficiente. No entanto, em um ambiente automotivo de alta temperatura (por exemplo, 85°C) ou em correntes mais altas, melhorar o caminho térmico usando uma área de cobre maior na PCB ou vias térmicas torna-se necessário para manter a temperatura da junção abaixo de 125°C.

11. Estudo de Caso de Projeto Prático

Cenário:Projetando um indicador vermelho "Porta Aberta" para o painel de instrumentos de um carro. O LED será acionado pelo sistema de 12V do veículo (nominal, mas pode variar de 9V a 16V). A temperatura máxima esperada da PCB na localização do painel é de 85°C.

Etapas do Projeto:

1. Seleção da Corrente:Verifique a curva de derating em T_S= 85°C. A corrente contínua máxima é ~22 mA. Para fornecer margem e garantir vida longa, selecione uma corrente de acionamento de 15 mA.
2. Circuito de Acionamento:Use um resistor em série para simplicidade. Use o V_Fmáximo (2,75V) e a tensão de alimentação mínima (9V durante a partida do motor) para o cálculo da pior corrente. R = (9V - 2,75V) / 0,015A = 416,7Ω. Use um resistor padrão de 430Ω. Verifique a corrente na alimentação máxima (16V): I = (16V - 1,75V_{VF mínimo}) / 430Ω = 33,1 mA. Isto excede a classificação máxima absoluta! Portanto, um simples resistor é inseguro com esta ampla faixa de tensão.
3. Projeto Revisado:É necessário um regulador linear de corrente constante ou um pequeno driver de LED chaveado para manter uma corrente estável de 15 mA na faixa de entrada de 9V-16V. Isto garante brilho consistente e protege o LED.
4. Projeto Térmico:A dissipação de potência no LED a 15 mA é de ~30 mW. Mesmo a 85°C, isto está bem dentro dos limites. O foco do projeto térmico muda para o regulador de corrente.
5. Seleção do Bin:Especifique um bin de intensidade luminosa (por exemplo, T1) para garantir que todos os indicadores "Porta Aberta" em carros diferentes tenham brilho similar.

12. Princípio de Funcionamento

Este é um diodo emissor de luz (LED) semicondutor. Quando uma tensão direta que excede seu limiar característico (aproximadamente 1,8V para o vermelho) é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam dentro da região ativa do semicondutor (tipicamente feita de fosfeto de alumínio índio gálio, AlInGaP, para o vermelho). 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 de plástico PLCC encapsula o chip semicondutor, fornece proteção mecânica e incorpora uma lente moldada que molda a saída de luz para alcançar o ângulo de visão de 120 graus.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência nos LEDs automotivos é em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), o que reduz o consumo de energia e a carga térmica. Isto permite exibições mais brilhantes ou menor uso de energia. Há também um movimento em direção à miniaturização dos encapsulamentos enquanto se mantém ou aumenta a saída de luz. Além disso, a demanda por consistência de cor e brilho mais rigorosa (binning mais estreito) está aumentando à medida que os displays automotivos se tornam mais sofisticados e premium. A integração da eletrônica de acionamento e múltiplos chips de LED em módulos únicos e inteligentes é outra tendência em andamento, simplificando o projeto para os fabricantes automotivos.