Ficha Técnica de LED Vermelho PLCC-2 - Ângulo de Visão de 120° - 2,0V Típico - 40mW - Grau Automotivo - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED vermelho de montagem em superfície de alto desempenho, encapsulado em um pacote PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). O dispositivo foi projetado principalmente para o ambiente exigente da eletrônica automotiva, oferecendo uma combinação de alta saída luminosa, amplo ângulo de visão e certificações robustas de confiabilidade.

As vantagens centrais deste componente incluem sua qualificação para o padrão AEC-Q102 para dispositivos optoeletrônicos discretos, garantindo sua adequação para aplicações automotivas. Apresenta robustez ao enxofre classificada como A1, tornando-o resistente a atmosferas corrosivas. Além disso, o produto está em conformidade com as diretivas RoHS, REACH e livre de halogênios, alinhando-se com os regulamentos ambientais e de segurança globais. Seus mercados-alvo principais são os sistemas de iluminação interior e exterior automotivos, incluindo, mas não se limitando a, painéis de instrumentos, luzes indicadoras e várias funções de iluminação dentro do veículo.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho fotométrico chave do LED é definido sob uma corrente direta típica (I_F) de 20mA. A intensidade luminosa típica (I_V) é de 1400 milicandelas (mcd), com uma faixa especificada de um mínimo de 900 mcd a um máximo de 2240 mcd, dependendo da seleção do binning. Esta alta luminosidade é alcançada mantendo-se um ângulo de visão (φ) muito amplo de 120 graus, definido como o ângulo fora do eixo onde a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico. O comprimento de onda dominante (λ_d) está no espectro vermelho, variando de 612 nm a 627 nm, o que determina a cor percebida da luz emitida.

2.2 Parâmetros Elétricos e Térmicos

As características elétricas são centradas em uma tensão direta típica (V_F) de 2,00 volts a 20mA, com limites permitidos entre 1,75V e 2,75V. As especificações absolutas máximas definem os limites operacionais: uma corrente direta contínua máxima (I_F) de 50 mA, uma dissipação de potência máxima (P_d) de 137 mW e uma capacidade de corrente de surto (I_FM) de 100 mA para pulsos ≤ 10 µs. O dispositivo não foi projetado para operação em polarização reversa.

O gerenciamento térmico é crítico para o desempenho e longevidade do LED. A resistência térmica da junção ao ponto de solda é especificada através de dois métodos: uma medição real (R_{th JS real}) com um valor típico de 120 K/W (máx. 160 K/W) e uma medição elétrica (R_{th JS el}) com um valor típico de 100 K/W (máx. 120 K/W). A temperatura máxima permitida da junção (T_J) é de 125°C, com uma faixa de temperatura de operação (T_opr) de -40°C a +110°C.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência no projeto de aplicação, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave. Isso permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos de tolerância específicos para seus circuitos.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A intensidade luminosa é agrupada em quatro bins principais: V2 (900-1120 mcd), AA (1120-1400 mcd), AB (1400-1800 mcd) e BA (1800-2240 mcd). As faixas de fluxo luminoso correspondentes também são fornecidas para referência, medidas com uma tolerância de ±8%.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

O comprimento de onda dominante, que define o ponto de cor, é classificado em etapas de 3 nanômetros. Os bins são rotulados como 1215 (612-615 nm), 1518 (615-618 nm), 1821 (618-621 nm), 2124 (621-624 nm) e 2427 (624-627 nm), com uma tolerância de medição de ±1 nm.

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é categorizada em quatro bins para auxiliar no projeto do driver e no casamento de corrente em matrizes multi-LED: 1720 (1,75-2,00V), 2022 (2,00-2,25V), 2225 (2,25-2,50V) e 2527 (2,50-2,75V). A tolerância de medição é de ±0,05V.

4. Análise de Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece vários gráficos essenciais para entender o comportamento do LED sob diferentes condições operacionais.

4.1 Curva IV e Intensidade Relativa

O gráfico de Corrente Direta vs. Tensão Direta mostra a relação exponencial típica dos diodos. A curva de Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta demonstra que a saída de luz aumenta de forma super-linear com a corrente antes de potencialmente saturar, enfatizando a importância do acionamento por corrente constante.

4.2 Dependência da Temperatura

Gráficos-chave ilustram a sensibilidade do LED à temperatura. A curva de Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura da Junção mostra uma diminuição na saída de luz à medida que a temperatura aumenta. Por outro lado, o gráfico de Tensão Direta Relativa vs. Temperatura da Junção mostra um coeficiente de temperatura negativo, onde V_Fdiminui linearmente com o aumento da temperatura. Esta propriedade pode às vezes ser usada para sensoriamento de temperatura. O gráfico de Deslocamento do Comprimento de Onda Dominante vs. Temperatura da Junção indica um deslocamento para comprimentos de onda mais longos (desvio para o vermelho) à medida que a temperatura aumenta.

4.3 Distribuição Espectral e Derating

O gráfico de Distribuição Espectral Relativa confirma a saída monocromática vermelha com um pico na região de ~625 nm. A Curva de Derating de Corrente Direta é crucial para o projeto térmico, mostrando a corrente contínua máxima permitida em função da temperatura da pasta de solda. Por exemplo, na temperatura máxima da pasta de solda de 110°C, a corrente direta deve ser reduzida para 34 mA. O gráfico de Capacidade de Manipulação de Pulsos Permissível define a área de operação segura para correntes pulsadas em vários ciclos de trabalho.

5. Informações Mecânicas, de Embalagem e Montagem

5.1 Dimensões Mecânicas e Polaridade

O componente utiliza um pacote padrão PLCC-2 de montagem em superfície. O desenho mecânico específico (implícito pela referência da seção) detalharia o comprimento, largura, altura e espaçamento dos terminais. O número da peça inclui um "R" indicando a configuração de polaridade reversa; o cátodo é tipicamente indicado por um entalhe ou um canto marcado no encapsulamento. Os projetistas devem consultar o desenho de dimensões detalhado para medidas exatas e footprint.

5.2 Design da Pasta de Solda e Perfil de Reflow

Um layout recomendado para a pasta de solda é fornecido para garantir a formação adequada da junta de solda, alívio térmico e estabilidade mecânica. O perfil de soldagem por reflow é especificado com uma temperatura de pico de 260°C por 30 segundos, o que é consistente com os processos padrão de soldagem sem chumbo (Pb-free). A adesão a este perfil é necessária para evitar danos térmicos ao encapsulamento do LED ou à fixação do chip.

5.3 Embalagem e Precauções de Manuseio

O dispositivo possui um Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL) de 2. Isso significa que o componente pode ser armazenado por até um ano a ≤ 30°C / 60% de umidade relativa antes de exigir secagem prévia à soldagem por reflow. Precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) devem ser observadas, pois o dispositivo é classificado para 2 kV no Modelo do Corpo Humano (HBM). As informações de embalagem detalham as especificações da bobina e da fita para montagem automatizada.

6. Diretrizes de Aplicação e Considerações de Projeto

6.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED é explicitamente projetado para aplicações automotivas:
Iluminação Interior:Iluminação de fundo do painel, iluminação de interruptores, iluminação ambiente e indicadores do sistema de infotenimento.
Iluminação Exterior:Luzes de freio centrais montadas no alto (CHMSL), luzes de posição laterais e outras funções de sinalização onde alta luminosidade e ângulo amplo são benéficos.
Painéis de Instrumentos:Luzes de aviso, indicadores de alerta e iluminação de mostradores.

6.2 Considerações Críticas de Projeto

• Acionamento por Corrente:Sempre use um driver de corrente constante ou um resistor limitador de corrente. O ponto de operação típico é 20mA, mas o projeto deve garantir que a corrente nunca exceda o máximo absoluto de 50mA sob qualquer condição, considerando o derating para temperatura.
• Gerenciamento Térmico:O caminho da resistência térmica é através das pastas de solda. Certifique-se de que a PCB tenha área de cobre adequada ou vias térmicas para dissipar calor, especialmente quando operando em altas temperaturas ambientes ou correntes.
• Proteção contra ESD:Implemente medidas padrão de controle de ESD durante o manuseio e montagem. Embora classificado para 2kV HBM, proteção adicional na PCB pode ser necessária se o LED estiver exposto a interfaces acessíveis ao usuário.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 120 graus fornece um feixe muito amplo. Para aplicações que requerem um feixe mais focado, ópticas secundárias (lentes) serão necessárias.

7. Informações de Pedido e Decodificação do Número de Peça

O número da peça segue uma estrutura específica:67-21R-UR0201H-AM.
67-21:Família do produto.
R:Polaridade reversa.
UR:Código de cor (Vermelho).
020:Corrente de teste (20 mA).
1:Tipo de armação de chumbo.
H:Nível de luminosidade (Alto). Outros níveis incluem M (Médio) e L (Baixo).
AM:Designa o grau de aplicação automotiva.

Ao fazer o pedido, códigos de bin específicos para intensidade luminosa, comprimento de onda e tensão direta podem precisar ser especificados para obter as características de desempenho desejadas.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado aos LEDs PLCC-2 de grau comercial padrão, os principais diferenciais deste dispositivo são suas qualificações automotivas. A certificação AEC-Q102 envolve testes rigorosos de estresse para ciclagem de temperatura, umidade, vida útil em alta temperatura e outras condições específicas para ambientes automotivos. A robustez ao enxofre (Classe A1) é outra característica crítica para uso automotivo, onde a exposição a gases contendo enxofre de pneus, combustíveis ou poluição atmosférica pode corroer componentes prateados e levar à falha. A ampla faixa de temperatura de operação (-40°C a +110°C) também excede as especificações comerciais típicas.

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Qual é a corrente direta mínima para este LED?
R: A ficha técnica especifica uma corrente direta mínima de 5 mA. A operação abaixo desta corrente não é recomendada no gráfico de derating.

P: Posso acionar este LED com uma fonte de 3,3V sem um resistor?
R: Não. Com uma V_Ftípica de 2,0V, conectá-lo diretamente a 3,3V causaria um fluxo de corrente excessivo, provavelmente excedendo a especificação máxima e destruindo o LED. Um resistor limitador de corrente em série ou um driver de corrente constante é sempre necessário.

P: Como a intensidade luminosa muda com a temperatura?
R: Como mostrado nos gráficos de desempenho, a intensidade luminosa diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Na temperatura máxima da junção de 125°C, a intensidade luminosa relativa é significativamente menor do que a 25°C. O projeto térmico é crucial para manter o brilho.

P: O que significa "MSL: 2" para o meu processo de produção?
R: MSL 2 significa que os componentes são embalados em um saco de barreira à umidade com um cartão indicador de umidade. Uma vez que o saco é aberto, os componentes devem ser soldados dentro de 1 ano se armazenados a ≤ 30°C/60% UR. Se expostos a maior umidade ou excedido o tempo de vida útil no chão de fábrica, a secagem é necessária antes do reflow para evitar danos de "pipocagem" durante a soldagem.

10. Estudo de Caso de Projeto e Uso

Cenário: Projetando um Indicador de Aviso de Painel de Alta Confiabilidade.
Um projetista precisa de uma luz de aviso vermelha "Verificação do Motor" que seja claramente visível de uma ampla gama de posições do motorista, opere de forma confiável ao longo da vida útil de 15 anos do veículo e funcione em climas extremos.

Seleção do Componente:Este LED qualificado AEC-Q102 é escolhido por sua confiabilidade, amplo ângulo de visão de 120° garantindo visibilidade e construção robusta.
Projeto do Circuito:O LED é acionado pelo sistema de 12V do veículo através de um driver de corrente constante configurado para 20mA. O driver fornece proteção contra transientes de descarga de carga e eventos de polaridade reversa comuns em sistemas elétricos automotivos.
Projeto Térmico:A PCB é projetada com uma área térmica conectada a um grande plano de cobre para dissipar calor, mantendo a temperatura da pasta de solda bem abaixo de 110°C, mesmo em um ambiente de cabine quente.
Projeto Óptico:Uma lente difusora simples é colocada sobre o LED para suavizar o ponto de luz e integrá-lo esteticamente ao painel do conjunto de instrumentos.
Esta abordagem aproveita as especificações-chave do LED para criar uma solução durável e de alto desempenho que atende aos padrões automotivos.

11. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Este dispositivo é um Diodo Emissor de Luz (LED), um diodo semicondutor de junção p-n. Quando uma tensão direta que excede o limiar do diodo é aplicada, elétrons da região tipo n se recombinam com lacunas da região tipo p dentro da camada ativa. Este processo de recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A composição específica do material semicondutor (tipicamente baseada em Fosfeto de Alumínio Gálio Índio - AlGaInP para LEDs vermelhos) determina o comprimento de onda e, portanto, a cor da luz emitida. O encapsulamento PLCC-2 abriga o chip semicondutor, fornece conexões elétricas através de armações de chumbo e inclui uma lente de epóxi moldada que molda a saída de luz e protege o chip.

12. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos

A tendência na iluminação LED automotiva continua em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), maior densidade de potência e maior integração. Embora este componente seja um dispositivo discreto, há um uso crescente de pacotes multi-chip e módulos LED que integram eletrônica de acionamento e óptica. Além disso, avanços na tecnologia de fósforo e semicondutores de emissão direta estão expandindo as gamas de cores e melhorando a reprodução de cores para iluminação ambiente interior. A demanda por maior confiabilidade, maior vida útil e desempenho sob capôs de temperatura mais alta (para aplicações externas) continua a impulsionar a ciência dos materiais e a inovação em embalagens para LEDs de grau automotivo.