Ficha Técnica do LED Vermelho PLCC-2 - 65-21-UR0200H-AM - Grau Automotivo - 1120mcd @ 20mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 65-21-UR0200H-AM é um LED emissor de luz vermelha de alto brilho, alojado num pacote de montagem em superfície PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) compacto. Este componente foi especificamente concebido para aplicações exigentes de iluminação interior automóvel, oferecendo uma combinação de elevado fluxo luminoso, ângulo de visão amplo e robusta fiabilidade. O seu foco principal de projeto é a iluminação do painel de instrumentos, quadros de instrumentos e iluminação ambiente interior geral, onde a consistência da cor e do brilho é crítica sob condições ambientais variáveis.

As principais vantagens deste LED incluem a sua qualificação para a rigorosa norma AEC-Q102 para dispositivos optoeletrónicos discretos em aplicações automóveis, garantindo desempenho e longevidade sob as condições adversas típicas dos interiores de veículos. Apresenta uma intensidade luminosa típica de 1120 milicandelas (mcd) a uma corrente de acionamento padrão de 20mA, emparelhada com um amplo ângulo de visão de 120 graus para uma excelente visibilidade. Além disso, o produto cumpre as diretivas ambientais RoHS, REACH e sem halogéneos, tornando-o adequado para mercados globais com regulamentações rigorosas sobre materiais.

O mercado-alvo é exclusivamente o setor automóvel, com aplicações explicitamente listadas para iluminação interior automóvel e mostradores de instrumentos. Este foco dita as suas especificações melhoradas para gama de temperaturas, proteção contra descargas eletrostáticas (ESD) e fiabilidade a longo prazo, em comparação com LEDs comerciais padrão.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Elétricas

O desempenho elétrico e óptico é definido sob condições de teste padrão (Ts=25°C). A corrente direta (I_F) tem um valor máximo absoluto de 50mA, um ponto de operação típico de 20mA e uma corrente mínima de operação sugerida de 5mA. A 20mA, a intensidade luminosa (I_V) varia de um mínimo de 710mcd até um valor típico de 1120mcd, com um máximo especificado até 1800mcd, indicando uma potencial variação de desempenho entre os lotes de produção. A tensão direta (V_F) a esta corrente está entre 1,75V e 2,75V, com um valor típico de 2,0V. O comprimento de onda dominante (λ_d) está no espectro vermelho, especificado de 612nm a 627nm, com um valor típico de 622nm. O ângulo de visão (2θ_½) é consistentemente de 120 graus, com uma tolerância declarada de ±5°.

2.2 Parâmetros Térmicos e de Fiabilidade

A gestão térmica é crucial para o desempenho e vida útil do LED. O dispositivo tem dois valores de resistência térmica especificados: uma resistência térmica "Real" (R_{th JS real}) de 160 K/W máx. e uma resistência térmica "Elétrica" (R_{th JS el}) de 125 K/W máx. A diferença provavelmente decorre da metodologia de medição, sendo o método elétrico uma prática comum da indústria para estimativa. A temperatura máxima absoluta da junção (T_J) é de 125°C. A gama de temperaturas de operação e armazenamento é especificada de -40°C a +110°C, o que é essencial para aplicações automóveis que devem funcionar em climas extremos. O dispositivo pode suportar um pulso ESD (Modelo do Corpo Humano) de até 2kV, fornecendo um nível básico de proteção durante a manipulação.

2.3 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente. A dissipação máxima de potência (P_d) é de 137 mW. A capacidade de corrente de surto (I_FM) é de 100mA para pulsos ≤10μs com um ciclo de trabalho muito baixo (D=0,005). O dispositivo não foi concebido para operação em polarização inversa. A temperatura máxima de soldadura durante a reflow é de 260°C durante 30 segundos, o que é um perfil padrão para processos de soldadura sem chumbo.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em lotes de desempenho (bins). A ficha técnica fornece tabelas de classificação detalhadas para três parâmetros-chave.

3.1 Classificação da Intensidade Luminosa

A intensidade luminosa é classificada usando um sistema de código alfanumérico (ex.: L1, L2, M1... até GA). Cada lote cobre uma gama específica de intensidade luminosa mínima e máxima em milicandelas (mcd). Para o 65-21-UR0200H-AM, os lotes de saída possíveis são destacados e incluem V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd), AA (1120-1400 mcd) e AB (1400-1800 mcd). Isto permite aos projetistas selecionar componentes com base no nível de brilho exigido para a sua aplicação, com uma tolerância de medição associada de ±8%.

3.2 Classificação do Comprimento de Onda Dominante

O comprimento de onda dominante, que determina a cor percebida da luz vermelha, também é classificado. Os lotes são identificados por códigos de quatro dígitos (ex.: 1215, 1518, 1821). Cada código corresponde a uma gama de comprimento de onda de 3 nanómetros. Para esta peça específica, os lotes possíveis são 1215 (612-615 nm), 1518 (615-618 nm), 1821 (618-621 nm), 2124 (621-624 nm), 2427 (624-627 nm) e 2730 (627-630 nm). A tolerância para medição do comprimento de onda dominante é de ±1nm. Esta classificação rigorosa garante uniformidade de cor entre múltiplos LEDs num mostrador ou matriz de iluminação.

3.3 Classificação da Tensão Direta

A tensão direta é classificada usando códigos como 1517, 1720, 2022, etc., representando intervalos de tensão em incrementos de 0,25V (ex.: 1,50-1,75V, 1,75-2,00V, 2,00-2,25V). Conhecer o lote V_Fé importante para projetar circuitos de acionamento de corrente eficientes e gerir a dissipação de potência.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui vários gráficos que ilustram como os parâmetros-chave mudam com as condições de operação.

4.1 Curva IV e Intensidade Luminosa Relativa

O gráfico Corrente Direta vs. Tensão Direta mostra a relação exponencial típica, essencial para selecionar um resistor limitador de corrente ou um acionador de corrente constante apropriado. O gráfico Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta demonstra que a saída de luz aumenta de forma supralinear com a corrente até um certo ponto, mas operar acima dos 20mA recomendados pode reduzir a eficiência e aumentar o calor.

4.2 Dependência da Temperatura

Vários gráficos detalham os efeitos térmicos. A curva Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura da Junção mostra que a saída de luz diminui à medida que a temperatura aumenta - uma consideração crítica para aplicações automóveis onde as temperaturas ambientes podem ser elevadas. O gráfico Tensão Direta Relativa vs. Temperatura da Junção mostra que V_Ftem um coeficiente de temperatura negativo, diminuindo linearmente com o aumento da temperatura. Esta propriedade pode por vezes ser usada para deteção indireta de temperatura. O gráfico Comprimento de Onda Dominante vs. Temperatura da Junção indica um ligeiro desvio para o vermelho (aumento do comprimento de onda) à medida que a temperatura sobe.

4.3 Distribuição Espectral e Derating

O gráfico de Distribuição Espectral Relativa confirma a saída monocromática vermelha centrada em torno de 622nm. A Curva de Derating da Corrente Direta é vital para o projeto térmico; mostra que a corrente direta contínua máxima permitida deve ser reduzida à medida que a temperatura do ponto de soldadura aumenta. Por exemplo, a uma temperatura do ponto de 110°C, a corrente contínua máxima é de apenas 35mA. O gráfico Capacidade de Manipulação de Pulsos Permissível fornece diretrizes para acionar o LED com correntes pulsadas em vários ciclos de trabalho, permitindo um brilho instantâneo mais elevado em aplicações multiplexadas.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

O LED utiliza um pacote de montagem em superfície PLCC-2 padrão. Embora o desenho mecânico exato da página 15 não seja reproduzido aqui, as dimensões típicas do PLCC-2 são bem conhecidas na indústria. O pacote inclui um corpo de plástico moldado com dois terminais. A polaridade é indicada pela forma do pacote ou por uma marcação no topo, sendo o cátodo tipicamente identificado. A ficha técnica também inclui um layout "Ponto de Soldadura Recomendado" na página 16, que é crucial para o projeto do PCB para garantir uma soldadura adequada, alívio térmico e estabilidade mecânica.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

O componente foi concebido para processos de soldadura por reflow compatíveis com soldas sem chumbo. O perfil especificado na página 16 (Perfil de Soldadura por Reflow) permite uma temperatura de pico de 260°C por até 30 segundos. Este é um perfil padrão IPC/JEDEC. Os projetistas devem garantir que o seu processo de montagem se mantenha dentro destes limites para evitar danos no pacote ou degradação do chip interno e ligações por fio. A secção "Precauções de Utilização" (página 19) provavelmente contém instruções importantes de manipulação, armazenamento e limpeza para manter a fiabilidade, como evitar a exposição a ambientes contendo enxofre que podem corroer os terminais prateados (referenciado pelos "Critérios de Teste de Enxofre" na página 20).

7. Informações de Embalagem e Encomenda

A "Informação de Embalagem" (página 17) detalha como os LEDs são fornecidos, tipicamente em fitas transportadoras relevadas enroladas em bobinas, adequadas para equipamentos de montagem pick-and-place automatizados. O número de peça 65-21-UR0200H-AM segue um provável sistema de codificação interno que pode encapsular informações sobre o tipo de pacote, cor, lote de desempenho e outros atributos. A secção "Informação de Encomenda" (página 14) forneceria os códigos de encomenda específicos correspondentes a diferentes lotes de intensidade luminosa, comprimento de onda e tensão direta, permitindo uma seleção precisa para produção.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Como afirmado, as aplicações principais são Iluminação Interior Automóvel e Quadros de Instrumentos. Isto inclui retroiluminação para botões, interruptores e ícones na consola central, iluminação para puxadores de porta e poços dos pés e, mais criticamente, como luzes indicadoras e de aviso dentro do quadro de instrumentos. O amplo ângulo de visão de 120 graus torna-o adequado para aplicações onde o LED pode não ser visto de frente.

8.2 Considerações de Projeto

Ao projetar com este LED, os engenheiros devem considerar vários fatores:Acionamento de Corrente:Utilize um acionador de corrente constante ou um resistor limitador de corrente ajustado para 20mA (típico) para garantir brilho e longevidade consistentes.Gestão Térmica:A curva de derating deve ser respeitada. Garanta uma área de cobre no PCB ou vias térmicas adequadas para conduzir o calor para longe dos pontos de soldadura, especialmente em ambientes de alta temperatura ambiente como um painel de instrumentos de carro sob luz solar direta.Projeto Óptico:O amplo ângulo de visão pode exigir guias de luz ou difusores para moldar o feixe para fins de indicador específicos.Proteção ESD:Embora classificado para 2kV HBM, incorporar proteção ESD básica no PCB é uma boa prática para eletrónica automóvel.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs vermelhos PLCC-2 comerciais padrão, o 65-21-UR0200H-AM diferencia-se através das suas qualificações de grau automotivo. Os principais diferenciadores incluem:Qualificação AEC-Q102:Isto envolve uma série de testes de stress (vida útil em alta temperatura, ciclagem térmica, resistência à humidade, etc.) que as peças comerciais não realizam.Gama de Temperaturas Estendida:Operação de -40°C a +110°C excede a gama típica de -40°C a +85°C ou +100°C das peças comerciais.Robustez à Corrosão:A especificação "Classe B1" para robustez à corrosão indica testes contra contaminantes gasosos específicos comuns em ambientes automóveis.Classificação e Especificação Mais Rigorosas:Os parâmetros são tipicamente especificados com tolerâncias mais apertadas e classificação mais abrangente para garantir consistência a nível de sistema.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED a 50mA continuamente?

R: Não. O Valor Máximo Absoluto de 50mA é um limite de stress. Para uma operação fiável a longo prazo, deve seguir a curva de derating com base na temperatura do ponto de soldadura. Em condições ambientes típicas, 20mA é a corrente contínua recomendada.

P: Qual é a diferença entre a resistência térmica "Real" e "Elétrica"?

R: O método "Elétrico" utiliza a tensão direta sensível à temperatura como um proxy para calcular a resistência térmica e é comumente usado para especificação. O método "Real" pode envolver uma medição térmica mais direta. Para fins de projeto, usar o valor mais elevado (160 K/W) é mais conservador para cálculos térmicos.

P: Como interpreto o código do lote de intensidade luminosa (ex.: AA) numa encomenda?

R: O código do lote garante que a intensidade luminosa do LED se encontra dentro da gama especificada para esse lote (ex.: AA = 1120-1400 mcd). Deve encomendar o código de lote específico exigido para a consistência de brilho da sua aplicação.

P: É necessário um díodo de proteção contra inversão?

R: Sim. A ficha técnica afirma explicitamente que o dispositivo "Não foi concebido para operação inversa." Um díodo de bloqueio em série ou um díodo shunt em paralelo com o LED é essencial se houver qualquer possibilidade de aplicação de tensão inversa, o que é comum em sistemas de energia automóveis.

11. Estudo de Caso Prático de Projeto

Cenário:Projetar um indicador de aviso vermelho "Verificação do Motor" para um quadro de instrumentos automóvel.

Seleção:O 65-21-UR0200H-AM é escolhido pela sua conformidade AEC-Q102, alto brilho e cor vermelha. Um lote de comprimento de onda na gama 612-621nm pode ser selecionado para uma aparência vermelha padrão.

Projeto do Circuito:A alimentação do quadro de instrumentos é de 12V nominal (pode variar de 9V a 16V). Um simples resistor em série é escolhido por razões de custo-eficácia. Usando o V_Ftípico de 2,0V a 20mA: R = (12V - 2,0V) / 0,020A = 500Ω. Um resistor padrão de 510Ω é selecionado, resultando numa corrente de ~19,6mA, o que é aceitável. A potência nominal do resistor é calculada: P = I²R = (0,0196)²* 510 ≈ 0,2W, portanto um resistor de 1/4W é suficiente.

Verificação Térmica:O LED será montado no PCB do quadro de instrumentos. Assumindo um máximo ambiente no interior do carro de 85°C e um aumento de temperatura calculado no PCB de 15°C no ponto, a temperatura do ponto é de 100°C. Consultando a curva de derating, a corrente contínua máxima permitida a 100°C é aproximadamente 40mA. A nossa corrente de projeto de ~20mA está bem dentro deste limite, proporcionando uma boa margem de segurança.

Projeto Óptico:Um tubo de luz ou uma pequena tampa difusora é projetada para guiar a luz do LED SMD no PCB para o ícone do indicador frontal na moldura do quadro de instrumentos, utilizando o ângulo de visão de 120 graus.

12. Princípio de Funcionamento

Este dispositivo é um díodo emissor de luz (LED), um díodo de junção p-n semicondutor. Quando uma tensão direta que excede o potencial interno do díodo (aproximadamente 1,75-2,75V para este LED vermelho) é aplicada, eletrões e lacunas são injetados através da junção. Estes portadores de carga recombinam-se e, para esta composição de material específica (provavelmente baseada em AlGaInP), uma parte da energia de recombinação é libertada como fotões (luz) com um comprimento de onda correspondente à energia da banda proibida do material semicondutor, resultando em luz vermelha com um comprimento de onda dominante em torno de 622nm. O pacote plástico PLCC-2 encapsula o chip semicondutor, fornece proteção mecânica e incorpora uma lente moldada que molda a luz emitida no padrão de visão de 120 graus especificado.

13. Tendências Tecnológicas

No setor de LEDs automóveis, várias tendências são observáveis. Existe um impulso contínuo paramaior eficácia luminosa(mais saída de luz por watt elétrico), permitindo mostradores mais brilhantes ou menor consumo de energia e geração de calor.Consistência de cor melhorada e classificação mais rigorosasão críticas à medida que os mostradores se tornam mais sofisticados.Fiabilidade e robustez melhoradaspermanecem primordiais, com desenvolvimentos contínuos em materiais de pacote para suportar temperaturas mais elevadas e stresses ambientais mais severos, incluindo resistência a novos tipos de contaminantes. Além disso, a integração deeletrónica de acionamento e controlodiretamente com o pacote LED (ex.: LEDs inteligentes com ICs integrados para dimmer PWM ou diagnósticos) é uma tendência crescente, embora esta peça específica permaneça um componente discreto, sem acionador integrado.