Ficha Técnica do LED Vermelho PLCC-2 2214 - 2.2x1.4mm - 2.05V Típico - 30mA - 1120mcd - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para um LED vermelho de alta luminosidade no encapsulamento de montagem em superfície PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier), designado como 2214. Este componente é projetado para confiabilidade e desempenho em aplicações exigentes, apresentando um formato compacto e um amplo ângulo de visão de 120 graus. O seu principal alvo de projeto são os sistemas de iluminação interior automotiva, onde a consistência da cor, a estabilidade a longo prazo e a conformidade com normas da indústria são críticas.

As vantagens centrais do LED incluem a sua qualificação para o padrão AEC-Q102 para dispositivos optoeletrónicos discretos de grau automotivo, garantindo que atende aos rigorosos requisitos de qualidade e confiabilidade para uso veicular. Também possui conformidade com as diretrizes RoHS, REACH e livre de halogéneos, tornando-o adequado para mercados globais com regulamentações ambientais rigorosas. A combinação de alta intensidade luminosa, construção robusta (Classe de Robustez à Corrosão A1) e uma tecnologia de encapsulamento comprovada torna-o uma escolha versátil para os projetistas.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

A métrica de desempenho chave é a intensidade luminosa, com um valor típico de 1120 milicandelas (mcd) a uma corrente de acionamento padrão de 30 mA. Os valores mínimo e máximo na mesma condição são 900 mcd e 1800 mcd, respetivamente, indicando a dispersão da produção. O comprimento de onda dominante, que define a cor percebida, é tipicamente 622 nanómetros (nm), dentro de uma faixa de 615 nm a 627 nm. Isto coloca-o firmemente no espectro vermelho padrão. O ângulo de visão, definido como o ângulo total onde a intensidade é metade do valor de pico, é de 120 graus, proporcionando um padrão de iluminação amplo e uniforme adequado para retroiluminação e aplicações de indicador.

2.2 Características Elétricas

A tensão direta (Vf) é um parâmetro crítico para o projeto do circuito. A 30 mA, a Vf típica é de 2,05 Volts, com uma faixa de 1,75V (Mín.) a 2,75V (Máx.). A corrente direta contínua máxima absoluta é de 50 mA, enquanto uma corrente de surto de 100 mA para pulsos ≤10 μs é permitida. O dispositivo não foi projetado para operação em polarização reversa. A sensibilidade à Descarga Eletrostática (ESD), testada de acordo com o Modelo do Corpo Humano (HBM), é classificada em 2 kV, que é um nível padrão para manuseio com precauções básicas.

3. Características Térmicas e Confiabilidade

A gestão térmica é crucial para a longevidade e estabilidade de desempenho do LED. A resistência térmica da junção semicondutora ao ponto de solda é especificada de duas formas: uma medição \"real\" (Rth JS real) com um máximo de 160 K/W, e um método \"elétrico\" (Rth JS el) com um máximo de 125 K/W. Quanto menor a resistência térmica, mais eficientemente o calor é conduzido para fora do chip do LED. A temperatura máxima admissível da junção (Tj) é de 125°C. A faixa de temperatura de operação e armazenamento é de -40°C a +110°C, confirmando a sua adequação para ambientes automotivos severos. O dispositivo pode suportar perfis de soldagem por refluxo sem chumbo com uma temperatura de pico de 260°C durante 30 segundos.

4. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave.

4.1 Binning de Intensidade Luminosa

A intensidade luminosa é classificada usando um sistema de código alfanumérico que vai desde L1 (11,2-14 mcd) até GA (18000-22400 mcd). Para este número de peça específico (2214-UR0301H-AM), os bins de saída possíveis são destacados e variam de V2 (900-1120 mcd) a AB (1400-1800 mcd), com o valor típico de 1120 mcd situando-se dentro do bin AA (1120-1400 mcd). Os projetistas devem consultar a informação de encomenda do número de peça específico para saber o bin exato fornecido.

4.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

O comprimento de onda dominante é classificado com códigos de 4 dígitos. Os bins relevantes para este LED vermelho estão na faixa de 600-640 nm. Os bins de saída possíveis para esta peça cobrem a faixa de 2124 (621-624 nm) a 3033 (630-633 nm), com o valor típico de 622 nm pertencendo ao bin 2124. Uma tolerância de ±1 nm é aplicada ao processo de binning.

4.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada usando códigos de 4 dígitos que representam a faixa de tensão em décimos de volt. Por exemplo, o bin 1720 cobre 1,75V a 2,00V. A Vf típica de 2,05V cairia no bin 2022 (2,00-2,25V). Selecionar LEDs de um bin de Vf apertado pode simplificar o projeto do circuito limitador de corrente em matrizes paralelas.

5. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece vários gráficos que caracterizam o desempenho em condições variáveis.

5.1 Curva IV e Intensidade Luminosa Relativa

O gráfico Corrente Direta vs. Tensão Direta mostra a relação exponencial típica de um díodo. O gráfico Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta demonstra que a saída de luz aumenta sublinearmente com a corrente, enfatizando a importância de acionar na corrente recomendada para eficiência ótima.

5.2 Dependência da Temperatura

Gráficos-chave mostram o impacto da temperatura da junção (Tj). A curva Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura da Junção mostra que a saída de luz diminui à medida que a temperatura aumenta, um fenómeno conhecido como droop térmico. O gráfico Tensão Direta Relativa vs. Temperatura da Junção mostra que Vf diminui linearmente com o aumento da temperatura, o que pode ser usado para monitorização indireta da temperatura. O gráfico Desvio de Comprimento de Onda Relativo indica que o comprimento de onda dominante aumenta ligeiramente (desvio para o vermelho) com temperatura mais alta.

5.3 Derating e Capacidade de Pulsos

A Curva de Derating da Corrente Direta dita a corrente contínua máxima permitida com base na temperatura do ponto de solda. Por exemplo, a uma temperatura do ponto de solda (Ts) de 110°C, a corrente máxima é de 35 mA. O gráfico Capacidade de Manipulação de Pulsos Admissível define a amplitude máxima de corrente de pulso único para várias larguras de pulso e ciclos de trabalho, útil para aplicações de multiplexagem ou estroboscópicas.

6. Informação Mecânica e do Encapsulamento

O LED utiliza o encapsulamento PLCC-2 padrão da indústria. A designação \"2214\" refere-se tipicamente às dimensões do encapsulamento de aproximadamente 2,2mm de comprimento e 1,4mm de largura. O desenho mecânico detalharia o comprimento, largura, altura, espaçamento dos terminais e dimensões do recorte para a lente exatos. A polaridade é indicada por uma marca de cátodo, tipicamente um entalhe ou uma marca verde no corpo do encapsulamento. O layout recomendado da almofada de solda é fornecido para garantir uma junta de solda confiável e uma conexão térmica adequada à PCB.

7. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O componente é compatível com processos de soldagem por refluxo sem chumbo. O perfil de refluxo recomendado inclui uma temperatura de pico de 260°C durante 30 segundos, conforme definido nas Especificações Máximas Absolutas. As precauções de uso incluem procedimentos padrão de manuseio ESD, evitar tensão mecânica na lente e garantir que o processo de soldagem não exceda os limites térmicos especificados. As condições de armazenamento adequadas estão dentro da faixa de temperatura de -40°C a +110°C em ambiente de baixa humidade.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

A aplicação principal é a iluminação interior automotiva, como retroiluminação para interruptores, botões e conjuntos de painel de instrumentos. A sua confiabilidade e qualificação AEC-Q102 tornam-no ideal para este ambiente exigente. Também é adequado para luzes indicadoras gerais, displays de estado e retroiluminação em eletrónica de consumo e equipamento industrial onde é necessária uma indicação vermelha brilhante e confiável.

8.2 Considerações de Projeto

Os projetistas de circuitos devem implementar um esquema de limitação de corrente adequado, tipicamente um resistor em série ou um driver de corrente constante, com base no bin de tensão direta e na tensão de alimentação. O projeto térmico é essencial; o layout da PCB deve fornecer área de cobre adequada (almofada térmica) para dissipar calor, especialmente quando operando em altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima. Para consistência de cor e brilho numa matriz, pode ser necessário especificar bins apertados de comprimento de onda e intensidade ou usar calibração eletrónica.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs de grau não automotivo, os diferenciadores-chave deste componente são a sua qualificação AEC-Q102 e a faixa de temperatura estendida (-40°C a +110°C), que são obrigatórias para aplicações automotivas. A sua classificação Classe de Robustez à Corrosão A1 indica resistência aumentada a enxofre e outras atmosferas corrosivas, um problema comum em ambientes automotivos. O encapsulamento PLCC-2 oferece um bom equilíbrio entre tamanho, soldabilidade e saída de luz em comparação com encapsulamentos menores do tipo chip-scale ou LEDs maiores de orifício passante.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a corrente de operação recomendada?

R: A condição de teste padrão e o desempenho típico são dados a 30 mA. Pode ser operado de 5 mA até ao seu máximo absoluto de 50 mA, mas a eficiência e a vida útil são otimizadas na corrente típica ou próximo dela.

P: Como é que a temperatura afeta o brilho?

R: Como mostrado nas curvas de desempenho, a intensidade luminosa diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Um dissipador de calor eficaz é crucial para manter uma saída de luz estável.

P: Posso acionar este LED com uma fonte de 5V?

R: Sim, mas é necessário um resistor em série para limitar a corrente. O valor do resistor R = (Tensão da Fonte - Vf do LED) / Corrente Desejada. Use a Vf máxima do bin ou da ficha técnica para um projeto conservador.

P: O que significa o ângulo de visão de 120°?

R: Significa a dispersão angular onde a intensidade luminosa é pelo menos metade do seu valor de pico (medido no centro). Proporciona um campo de visão muito amplo.

11. Estudo de Caso de Projeto Prático

Considere projetar uma retroiluminação para um painel de interruptores automotivo com 10 LEDs vermelhos idênticos. A tensão do sistema é de 12V (bateria automotiva). Para garantir longevidade, escolhemos acionar cada LED a 25 mA (abaixo dos 30mA típicos). Assumindo que usamos LEDs do bin de Vf mais alto (2,75V máx.), o resistor em série para cada LED seria: R = (12V - 2,75V) / 0,025A = 370 Ohms. Um resistor padrão de 360 ou 390 Ohms seria adequado. O layout da PCB agruparia os LEDs e conectaria as suas almofadas térmicas a uma área de cobre comum para dissipar calor. Para garantir uma aparência uniforme, é aconselhável especificar LEDs do mesmo bin de comprimento de onda dominante e intensidade luminosa.

12. Introdução ao Princípio de Operação

Este é um díodo emissor de luz semicondutor. Quando uma tensão direta que excede a sua tensão direta característica (~2V para o vermelho) é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se dentro da região ativa do chip semicondutor (tipicamente baseado em Fosfeto de Alumínio Gálio Índio - AlGaInP para o vermelho). Este processo de recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). A composição e estrutura específicas do material determinam o comprimento de onda (cor) da luz emitida. O encapsulamento de plástico encapsula e protege o chip, incorpora uma armação de terminais para conexão elétrica e inclui uma lente moldada que modela o feixe de saída de luz.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral em LEDs SMD como este é para maior eficiência (mais saída de luz por watt de entrada elétrica), o que reduz o consumo de energia e a carga térmica. Há também uma procura por maior confiabilidade e tempos de vida operacional mais longos, especialmente para aplicações automotivas e industriais. A miniaturização do encapsulamento continua, mas o PLCC-2 mantém-se popular devido ao seu excelente equilíbrio entre desempenho, custo e facilidade de montagem. Além disso, a integração de funcionalidades como regulação de corrente incorporada ou díodos de proteção dentro do encapsulamento é uma tendência crescente para simplificar o projeto do circuito.