LED Vermelho PLCC4 3,5x2,8x1,85mm - Tensão Direta 1,9-2,5V - Potência 125mW - Intensidade Luminosa 1500-2800mcd - Qualificado AEC-Q102

1. Visão Geral do Produto

Este LED vermelho de alto brilho é baseado na tecnologia de semicondutores AlGaInP e encapsulado no formato compacto PLCC4 medindo 3,50mm x 2,80mm x 1,85mm. Projetado para aplicações exigentes de iluminação automotiva interna e externa, o dispositivo atende ao padrão de qualificação de teste de estresse AEC-Q102, garantindo robustez confiável em condições operacionais adversas. O LED oferece uma faixa de comprimento de onda dominante de 627,5nm a 635nm com um ângulo de visão típico de 120°, proporcionando iluminação uniforme em uma ampla área. Com uma tensão direta de 1,9V a 2,5V a 50mA e intensidade luminosa de 1500mcd a 2800mcd, equilibra eficiência e brilho para diversas necessidades de sinalização e iluminação indicadora.

2. Análise de Parâmetros Técnicos

2.1 Características Elétricas e Ópticas

A uma corrente de teste de 50mA e temperatura ambiente de 25°C, os parâmetros elétricos e ópticos são definidos da seguinte forma:

• Tensão Direta (VF): mínimo 1,9V, valor típico não fornecido, máximo 2,5V. Tolerância de medição ±0,1V.
• Corrente Reversa (IR): a uma tensão reversa de 5V, máximo 10µA, garantindo baixa fuga.
• Comprimento de Onda Dominante (λD): 627,5nm a 635nm, cobrindo a região vermelha profunda. Tolerância de medição ±0,005nm.
• Intensidade Luminosa (IV): 1500mcd a 2800mcd, com tolerância de medição de ±10%.
• Ângulo de Visão (2θ1/2): 120° típico, proporcionando ampla dispersão adequada para aplicações de indicador e retroiluminação.
• Resistência Térmica (Rth JS real): 160°C/W típico, 180°C/W máximo (junção ao ponto de solda). O método de medição elétrica resulta em 80°C/W típico, 90°C/W máximo.

2.2 Classificações Máximas Absolutas

O dispositivo não deve operar além dos seguintes limites a 25°C de temperatura do ponto de solda:

• Dissipação de Potência: 175mW
• Corrente Direta: 70mA (contínua), pico de 100mA (1/10 ciclo de trabalho, largura de pulso de 10ms)
• Tensão Reversa: 5V
• ESD (HBM): 2000V
• Temperatura de Operação: -40°C a +100°C
• Temperatura de Armazenamento: -40°C a +100°C
• Temperatura de Junção: 120°C

Deve-se tomar cuidado para que a dissipação de potência não exceda a classificação máxima absoluta. A corrente máxima em operação deve ser determinada após medir a temperatura do encapsulamento para garantir que a temperatura da junção permaneça abaixo do limite máximo.

3. Sistema de Binning

3.1 Bins de Tensão Direta (IF=50mA)

A tensão direta é categorizada em seis bins: B2 (1,9-2,0V), C1 (2,0-2,1V), C2 (2,1-2,2V), D1 (2,2-2,3V), D2 (2,3-2,4V), E1 (2,4-2,5V).

3.2 Bins de Intensidade Luminosa

Os bins de intensidade são definidos como M2 (1500-1800mcd), N1 (1800-2300mcd), N2 (2300-2800mcd).

3.3 Bins de Comprimento de Onda

Bins de comprimento de onda dominante: F2 (627,5-630nm), G1 (630-632,5nm), G2 (632,5-635nm).

Estes bins permitem que os clientes selecionem dispositivos com tolerâncias restritas para cor e brilho consistentes na produção em massa. O código de bin na etiqueta do produto indica a combinação exata das classificações de VF, IV e comprimento de onda.

4. Curvas de Desempenho

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

A tensão direta aumenta de forma não linear com a corrente. A 1,9V a corrente é próxima de zero; a 2,5V a corrente atinge aproximadamente 60mA. A curva indica uma tensão direta típica em torno de 2,2V a 50mA.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

A intensidade relativa aumenta quase linearmente com a corrente direta até 60mA. A 50mA, a intensidade relativa é de aproximadamente 100% (ponto de referência). O escurecimento por redução de corrente é eficaz, mas observe que a mudança de cromaticidade é mínima nesta faixa.

4.3 Efeitos da Temperatura de Junção

À medida que a temperatura de junção aumenta de -40°C a 120°C, a intensidade luminosa relativa diminui cerca de 20% a 120°C em comparação com a temperatura ambiente. A variação da tensão direta (ΔVF) é negativa com a temperatura, diminuindo aproximadamente 0,2V em toda a faixa. O comprimento de onda dominante se desloca ligeiramente (cerca de 4-5nm) para comprimentos de onda mais longos à medida que a temperatura aumenta. Essas características são importantes para o gerenciamento térmico em ambientes automotivos de alta temperatura.

4.4 Derating da Temperatura de Solda

A corrente direta máxima deve ser reduzida à medida que a temperatura do ponto de solda aumenta. A 100°C de temperatura de solda, a corrente permitida cai para cerca de 20mA em comparação com 70mA a 25°C.

4.5 Padrão de Radiação

O diagrama de radiação mostra um padrão lambertiano típico com ângulo de meia potência de ±60°, confirmando o amplo ângulo de visão de 120°. A intensidade é uniforme em todo o cone de emissão.

4.6 Distribuição Espectral

A distribuição espectral atinge o pico em aproximadamente 630nm com uma largura total à meia altura (FWHM) de cerca de 20-25nm. Nenhuma emissão secundária é observada, garantindo pureza de cor.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED é encapsulado em um pacote PLCC4 com dimensões: comprimento 3,50mm, largura 2,80mm, altura 1,85mm. O encapsulamento possui uma marca de polaridade (ponto) na vista superior indicando o cátodo. A vista inferior mostra quatro terminais: almofada 1 (cátodo), almofada 2 (ânodo), almofada 3 (ânodo), almofada 4 (cátodo) de acordo com o diagrama de polaridade. A polaridade também é indicada por um chanfro no canto do encapsulamento.

5.2 Padrão de Almofada de Solda Recomendado

O padrão de terra de PCB recomendado inclui quatro almofadas: duas almofadas de ânodo internas (cada 2,20mm x 0,80mm) e duas almofadas de cátodo externas (cada 2,60mm x 0,80mm). A pegada geral é de 4,60mm x 1,60mm com espaçamento de 0,70mm entre as almofadas. As tolerâncias são de ±0,05mm, salvo indicação em contrário.

5.3 Fita Portadora e Carretel

Os dispositivos são fornecidos em fita portadora de 8mm de largura com furos de roda dentada de passo 4mm. Dimensões da fita: largura 8,00mm, passo do bolso 4,00mm, tamanho da cavidade 3,50mm x 2,80mm x 1,85mm. Cada carretel (diâmetro de 330mm) contém 2000 peças. O cubo do carretel tem 60mm de diâmetro interno com furo de cubo de 13,6mm.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O perfil de refluxo recomendado (sem chumbo) é o seguinte:

• Taxa média de rampa ascendente: 3°C/s máx de Tsmin (150°C) a Tp
• Pré-aquecimento: 150°C a 200°C por 60-120 segundos
• Tempo acima de 217°C (TL): 60 segundos máx
• Temperatura de pico (Tp): 260°C por 10 segundos máx
• Rampa de resfriamento: 6°C/s máx
• Tempo de 25°C ao pico: 8 minutos máx

A soldagem por refluxo não deve exceder duas vezes. Se decorrerem mais de 24 horas entre duas soldagens, os LEDs podem absorver umidade e ser danificados. Não aplique estresse mecânico durante o aquecimento.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, use um ferro de solda a menos de 300°C por menos de 3 segundos, e apenas uma vez.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

O nível de sensibilidade à umidade é Nível 2. Antes de abrir o saco de alumínio, armazene a ≤30°C e ≤75% UR por até um ano a partir da data de fabricação. Após a abertura, use dentro de 24 horas a ≤30°C e ≤60% UR. Se as condições de armazenamento forem excedidas, é necessária a secagem em estufa a 60±5°C por mais de 24 horas.

7. Informações de Embalagem e Pedido

O produto é embalado em quantidades de carretel de 2000 peças. Cada carretel é selado em um saco de barreira contra umidade com um dessecante e um cartão indicador de umidade. A caixa de papelão externa contém vários carretéis. Cada carretel e saco são etiquetados com número de peça, número de especificação, número de lote, código de bin, quantidade e código de data. O código de bin codifica as classificações específicas de intensidade luminosa, cromaticidade (comprimento de onda) e tensão direta.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Aplicações Típicas

Iluminação interna automotiva (indicadores do painel, iluminação ambiente), iluminação externa (luzes de freio, setas, luzes traseiras), interruptores e sinalização geral. O amplo ângulo de visão e o alto brilho o tornam adequado para painéis iluminados por borda e retroiluminação.

8.2 Considerações de Projeto

• Gerenciamento Térmico:Dada a resistência térmica de 160°C/W, é necessário um dissipador de calor adequado ao operar próximo da corrente máxima. Mantenha a temperatura do ponto de solda abaixo de 100°C para garantir que a temperatura da junção permaneça abaixo de 120°C.
• Limitação de Corrente:Use sempre um resistor em série ou um driver de corrente constante para evitar sobrecorrente. Pequenas variações de tensão causam grandes mudanças de corrente devido à curva I-V íngreme.
• Proteção ESD:O dispositivo é classificado como 2kV HBM. Use precauções ESD apropriadas durante o manuseio e a montagem.
• Restrições de Enxofre e Halogênios:Mantenha o teor de enxofre abaixo de 100ppm, bromo abaixo de 900ppm, cloro abaixo de 900ppm e combinado abaixo de 1500ppm para evitar corrosão e degradação do lúmen.
• Compostos Orgânicos Voláteis (COVs):Evite adesivos ou compostos de encapsulamento que exalem vapores orgânicos que possam penetrar no encapsulante de silicone e causar descoloração.
• Limpeza:O álcool isopropílico é recomendado para limpeza após a soldagem. Não use limpeza ultrassônica, pois pode danificar o LED.

9. Comparação de Tecnologia

Em comparação com LEDs vermelhos convencionais baseados em GaAsP ou GaP, este dispositivo AlGaInP oferece eficácia luminosa significativamente maior (típica 1500-2800mcd a 50mA) e melhor estabilidade de temperatura. O encapsulamento PLCC4 de montagem em superfície com um amplo ângulo de visão de 120° proporciona flexibilidade de projeto para módulos automotivos com restrição de espaço. A qualificação AEC-Q102 garante que ele atenda aos rigorosos requisitos de confiabilidade automotiva, incluindo choque térmico, teste de vida útil e operação em alta umidade.

10. Perguntas Frequentes

P: Qual é a corrente de operação máxima recomendada para este LED?
R: A corrente direta contínua máxima absoluta é de 70mA, mas para uma operação confiável de longa duração, a redução deve ser aplicada com base na temperatura ambiente e no gerenciamento térmico. Normalmente, 50mA é uma corrente nominal segura com dissipação de calor adequada.

P: Este LED pode ser acionado por um sinal PWM?
R: Sim, o LED pode ser modulado por largura de pulso para escurecimento. Garanta que a corrente de pico não exceda 100mA e o ciclo de trabalho seja limitado para manter a potência média abaixo de 175mW.

P: Qual é a consistência de cor entre diferentes bins de brilho?
R: Os bins de comprimento de onda são independentes dos bins de intensidade. Os clientes devem selecionar ambos os bins de comprimento de onda e intensidade para cor e brilho consistentes. A mudança típica de comprimento de onda com corrente e temperatura é mínima dentro da faixa especificada.

11. Casos de Uso Práticos

Caso 1: Lanterna Traseira Combinada Automotiva
Os projetistas usaram 18 destes LEDs vermelhos em uma configuração de 3 séries e 6 paralelos para uma luz traseira. Cada string foi acionada a 40mA com um CI de corrente constante. A simulação térmica mostrou que a temperatura da junção permaneceu abaixo de 85°C sob temperatura ambiente de 50°C. O amplo ângulo de visão eliminou a necessidade de óptica secundária.

Caso 2: Iluminação Ambiente Interna
Para uma luz de destaque do console central, dois LEDs foram colocados atrás de um guia de luz. O ângulo de emissão de 120° proporcionou iluminação uniforme ao longo do guia. A baixa tensão direta permitiu o acionamento direto a partir de uma fonte de 3,3V com um resistor de 22Ω por LED, atingindo 1500mcd por LED a 30mA.

12. Princípio de Funcionamento

O LED vermelho usa AlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio) como material da camada ativa, que é um semicondutor de banda proibida direta. Quando polarizado diretamente, os elétrons da camada tipo n se recombinam com as lacunas na camada tipo p, liberando energia na forma de fótons. A energia de banda proibida do AlGaInP pode ser ajustada variando a composição de Índio para emitir na região vermelha (cerca de 630nm). A estrutura de poço quântico múltiplo aumenta a eficiência de recombinação, resultando em alta intensidade luminosa mesmo em correntes moderadas. O substrato transparente e o design otimizado do chip melhoram a extração de luz.

13. Tendências de Desenvolvimento

A tendência em LEDs vermelhos para aplicações automotivas é para maior eficiência (lm/W) e tamanhos de encapsulamento menores para permitir designs de iluminação mais compactos. Melhorias no crescimento epitaxial de AlGaInP e na modelagem do chip continuam a impulsionar a eficácia luminosa além de 100 lm/W para vermelho. Além disso, a integração de proteção ESD dentro do encapsulamento está se tornando comum. A adoção de AEC-Q102 e padrões semelhantes garante que esses LEDs possam suportar ambientes automotivos adversos. Desenvolvimentos futuros podem incluir módulos vermelho-âmbar-verde de espectro ajustável usando vários chips em um único encapsulamento PLCC.