LED Vermelho 3,50x2,80x1,85mm PLCC4 - Tensão Direta 2,4V - Dissipação de Potência 196mW - Comprimento de Onda 621nm - Especificações Técnicas

1. Visão Geral do Produto

1.1 Descrição Geral

Este produto é um diodo emissor de luz (LED) vermelho de alto desempenho fabricado com camadas epitaxiais de AlGaInP sobre um substrato. Ele é alojado em um encapsulamento padrão PLCC-4 medindo 3,50 mm × 2,80 mm × 1,85 mm. O dispositivo é projetado para montagem em tecnologia de montagem superficial (SMT) e é qualificado para padrões automotivos (AEC-Q101), tornando-o adequado para aplicações exigentes, como iluminação interna automotiva e interruptores. O LED emite uma cor vermelha profunda com comprimento de onda dominante centrado em torno de 621 nm e oferece um ângulo de visão muito amplo de 120°.

1.2 Características

• Encapsulamento PLCC-4 (3,50 mm × 2,80 mm × 1,85 mm)
• Ângulo de visão extremamente amplo (120°)
• Adequado para todos os processos de montagem SMT e soldagem
• Disponível em fita e bobina (2000 peças/bobina)
• Nível de sensibilidade à umidade: Nível 2 (de acordo com IPC/JEDEC J-STD-020)
• Conformidade com as diretivas RoHS e REACH
• Qualificado de acordo com a qualificação de teste de estresse AEC-Q101 para semicondutores discretos de grau automotivo
• Capacidade de suportar ESD: 2000 V (HBM), com >90% de rendimento

1.3 Aplicações

• Iluminação interna automotiva (luzes de teto, luzes de leitura, iluminação ambiente)
• Interruptores e luzes indicadoras

2. Parâmetros Técnicos

2.1 Características Elétricas e Ópticas (a Ts = 25°C, IF = 50 mA)

A tabela a seguir resume os principais parâmetros elétricos e ópticos medidos com uma corrente direta de 50 mA (salvo indicação em contrário):

A tensão direta é medida com tolerância de ±0,1 V, e a tolerância da intensidade luminosa é ±10%. A tolerância das coordenadas de cor (comprimento de onda dominante) é ±0,5 nm.

2.2 Classificações Máximas Absolutas

O dispositivo não deve ser operado além das classificações máximas absolutas listadas abaixo. Exceder esses limites pode causar danos permanentes.

2.3 Faixas de Binning para Tensão Direta, Intensidade Luminosa e Comprimento de Onda Dominante

Para garantir desempenho consistente, os LEDs são agrupados em categorias (bins) com corrente de teste de 50 mA nas seguintes faixas:

• Faixas de Tensão Direta (V_F):C1 (2,0–2,1 V), C2 (2,1–2,2 V), D1 (2,2–2,3 V), D2 (2,3–2,4 V), E1 (2,4–2,5 V), E2 (2,5–2,6 V), F1 (2,6–2,7 V), F2 (2,7–2,8 V).
• Faixas de Intensidade Luminosa (I_V):N1 (1800–2300 mcd), N2 (2300–2800 mcd), O1 (2800–3500 mcd).
• Faixas de Comprimento de Onda Dominante (λ_d):D2 (617,5–620 nm), E1 (620–622,5 nm), E2 (622,5–625 nm).

2.4 Características Térmicas

A resistência térmica da junção ao ponto de solda (R_{th J-S}) é no máximo 130 °C/W. O gerenciamento térmico adequado é essencial para manter a temperatura da junção abaixo de 120 °C. Em temperaturas elevadas, a tensão direta diminui e a intensidade luminosa cai. Os projetistas devem garantir dissipação de calor adequada, especialmente ao operar com correntes próximas à classificação máxima (70 mA).

3. Curvas de Desempenho

As características ópticas e elétricas típicas são ilustradas nas figuras a seguir (consulte a folha de dados para detalhes gráficos):

• Tensão Direta vs. Corrente Direta (Fig. 1-7):A tensão direta aumenta de forma não linear com a corrente, de cerca de 2,20 V a 0 mA para 2,60 V a 150 mA (condição de pulso). Na corrente de teste de 50 mA, V_Fé tipicamente 2,4 V.
• Intensidade Relativa vs. Corrente Direta (Fig. 1-8):A intensidade luminosa relativa aumenta quase linearmente com a corrente direta até 70 mA. A 70 mA, a intensidade é aproximadamente 80% maior do que a 20 mA.
• Temperatura de Solda vs. Intensidade Relativa (Fig. 1-9):À medida que a temperatura ambiente ou do ponto de solda aumenta de 20 °C para 120 °C, a intensidade relativa diminui cerca de 15%. A redução térmica é necessária para operação em alta temperatura.
• Temperatura de Solda vs. Corrente Direta (Fig. 1-10):Para evitar exceder a temperatura máxima da junção, a corrente direta deve ser reduzida à medida que a temperatura de solda aumenta. A 100 °C, a corrente máxima permitida é de aproximadamente 40 mA.
• Tensão Direta vs. Temperatura de Solda (Fig. 1-11):A tensão direta diminui linearmente com a temperatura a uma taxa de aproximadamente –2 mV/°C.
• Padrão de Radiação (Fig. 1-12):O dispositivo exibe um padrão de radiação semelhante ao Lambertiano com um amplo ângulo de meia intensidade de 120°, proporcionando iluminação uniforme.
• Corrente Direta vs. Comprimento de Onda Dominante (Fig. 1-13):O comprimento de onda dominante desloca-se ligeiramente para comprimentos de onda mais longos (desvio para o vermelho) à medida que a corrente aumenta. A 70 mA, o desvio é de cerca de +2 nm em comparação com 10 mA.
• Distribuição Espectral (Fig. 1-14):O espectro de emissão atinge o pico em aproximadamente 621 nm com uma largura total à meia altura (FWHM) de cerca de 20 nm. A cor é vermelha saturada.

4. Encapsulamento Mecânico

4.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED é embalado em um encapsulamento PLCC-4 de 3,50 mm × 2,80 mm × 1,85 mm. A vista superior mostra uma forma retangular com uma lente de silicone transparente na parte superior. O cátodo e o ânodo são indicados na vista inferior por um canto chanfrado (cátodo) e uma marca de chave. Todas as dimensões estão em milímetros com tolerância de ±0,2 mm, salvo indicação em contrário.

4.2 Padrão de Soldagem (Padrão de Terreno Recomendado)

O padrão de terreno recomendado para o projeto da PCB é fornecido para garantir a formação adequada da junta de solda e a dissipação de calor. O padrão consiste em duas almofadas retangulares (2,40 mm × 1,60 mm) com um passo de 4,60 mm entre elas. A área total de cobre deve ser maximizada para melhorar o desempenho térmico.

4.3 Identificação de Polaridade

O cátodo é indicado por um pequeno entalhe ou chanfro no corpo do encapsulamento na vista inferior. A configuração dos pinos é: Pino 1 (ânodo) e Pino 2 (cátodo) de um lado, e Pino 3 (ânodo) e Pino 4 (cátodo) no lado oposto. Consulte a folha de dados para orientação exata.

5. Montagem e Soldagem

5.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O LED foi projetado para suportar soldagem por refluxo de acordo com o seguinte perfil (baseado em JEDEC J-STD-020):

A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes. Se o intervalo entre dois ciclos de soldagem exceder 24 horas, os LEDs devem ser secos (60 °C, 24 h) para evitar danos por umidade.

5.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, use um ferro de solda com temperatura abaixo de 300 °C e um tempo de contato inferior a 3 segundos. Apenas uma operação de soldagem manual é permitida.

5.3 Precauções de Manuseio e Processamento

• Não aplique pressão excessiva na lente de silicone. Use bicos de pick-and-place adequados projetados para LEDs encapsulados em silicone.
• Evite montar o LED em seções de PCB empenadas ou não coplanares.
• Após a soldagem, deixe a placa esfriar gradualmente; não force o resfriamento com ar ou líquido.
• Não realize nenhuma flexão ou torção na PCB após a soldagem.
• Use apenas solventes de limpeza recomendados (álcool isopropílico). A limpeza ultrassônica não é recomendada, pois pode danificar o LED.

6. Embalagem e Armazenamento

6.1 Especificação da Embalagem

Os LEDs são fornecidos em embalagem de fita e bobina com os seguintes detalhes:

• Quantidade: 2000 peças por bobina.
• Fita transportadora: largura de 8 mm, passo do bolso de 4,0 mm, com fita de cobertura.
• Bobina: diâmetro de 330 mm, diâmetro do cubo de 100 mm, furo do eixo de 13 mm.

6.2 Informações do Rótulo

Cada bobina traz um rótulo com número da peça, número de especificação, número do lote, código do bin (para VF, IV, comprimento de onda), quantidade e código de data.

6.3 Saco Barreira de Umidade e Condições de Armazenamento

Os LEDs são selados em um saco barreira de umidade (MBB) com dessecante. Condições de armazenamento:

7. Testes de Confiabilidade

7.1 Itens e Condições de Teste

O LED foi submetido aos seguintes testes de confiabilidade de acordo com as normas listadas. Cada teste foi realizado em 20 amostras com critério de aceitação de 0 falhas (0/1).

7.2 Critérios de Falha

Um dispositivo é considerado falho se exceder os seguintes limites após o teste:

• Tensão direta a 50 mA: > 1,1 × limite superior de especificação (U.S.L.)
• Corrente reversa a 5 V: > 2,0 × U.S.L.
• Fluxo luminoso a 50 mA:<< 0,7 × limite inferior de especificação (L.S.L.)

8. Considerações de Projeto de Aplicação

Para obter desempenho e confiabilidade ideais, as seguintes diretrizes de projeto devem ser seguidas:

• Limitação de Corrente:Um resistor em série é obrigatório para limitar a corrente direta a no máximo 70 mA. Mesmo uma pequena mudança na tensão de alimentação pode causar uma grande variação de corrente devido à curva IV íngreme.
• Proteção contra Tensão Reversa:O LED tem uma tensão reversa máxima de apenas 5 V. Certifique-se de que o circuito não aplique polarização reversa durante a operação ou transitórios de comutação.
• Gerenciamento Térmico:A 50 mA, a dissipação de potência é de cerca de 120 mW (V_Ftípica de 2,4 V). Com uma resistência térmica de 130 °C/W, a elevação da temperatura da junção é de 15,6 °C acima do ponto de solda. Para temperaturas ambientes altas, reduza a corrente de acordo.
• Proteção ESD:Embora o LED possa suportar 2000 V HBM, recomenda-se o uso de dispositivos de proteção ESD (por exemplo, diodos Zener) no circuito se o sistema for propenso a descargas eletrostáticas.
• Compatibilidade Química:Evite o uso de materiais que contenham enxofre, bromo, cloro ou compostos orgânicos voláteis (COVs) que possam emitir gases e atacar o encapsulamento de silicone. A concentração de enxofre no ambiente não deve exceder 100 ppm, e os halogênios (Br, Cl) individualmente abaixo de 900 ppm, total abaixo de 1500 ppm.
• Limpeza:Se for necessária limpeza após a soldagem, use álcool isopropílico. Não use limpeza ultrassônica, pois pode causar danos às ligações dos fios.

9. Vantagens Comparativas

Em comparação com LEDs vermelhos padrão de tamanho de encapsulamento semelhante, este dispositivo oferece várias vantagens distintas:

• Ângulo de Visão Amplo:120° (vs. típico 60°–90°) torna-o ideal para iluminação interna uniforme.
• Alta Luminosidade:Até 3500 mcd a 50 mA, permitindo uso em aplicações visíveis à luz do dia.
• Qualificação Automotiva:A conformidade com AEC-Q101 garante robustez sob condições automotivas adversas (extremas de temperatura, vibração, alta umidade).
• Baixa Resistência Térmica:130 °C/W é competitivo para um encapsulamento plástico, permitindo operação com corrente mais alta com dissipação de calor adequada.
• Tolerância Estreita de Comprimento de Onda:O agrupamento em bins de 2,5 nm garante consistência de cor para indicadores de interruptores.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

1. P: Qual é a corrente direta contínua máxima?R: O máximo absoluto é 70 mA. Para operação confiável de longo prazo, recomenda-se permanecer abaixo de 60 mA em ambientes de alta temperatura.
2. P: Posso acionar o LED sem resistor?R: Não. Um resistor limitador de corrente é essencial para evitar fuga térmica. Uma fonte de tensão constante também não é recomendada, pois V_Fvaria com a temperatura.
3. P: Como devo armazenar LEDs não utilizados?R: Mantenha-os no saco barreira de umidade não aberto a ≤30 °C e ≤75% UR. Uma vez aberto, use dentro de 24 horas ou seque antes da montagem.
4. P: Qual é a diferença entre comprimento de onda dominante e comprimento de onda de pico?R: O comprimento de onda dominante é a cor percebida pelo olho humano (para LEDs vermelhos, geralmente próximo ao pico). O comprimento de onda dominante é medido de acordo com os padrões CIE; para este produto, varia de 617,5 a 625 nm.
5. P: Posso usar este LED para iluminação automotiva externa?R: Este dispositivo é especificado para aplicações internas. Para uso externo (por exemplo, lanternas traseiras), podem ser necessários testes ambientais adicionais (UV, entrada de água).
6. P: Por que a lente de silicone é macia?R: O silicone é escolhido por sua excelente transmissão de luz e estabilidade em alta temperatura. No entanto, é mais macio que o epóxi; evite tocar a lente com objetos pontiagudos.

11. Casos Práticos de Aplicação

Caso 1: Luz de Teto Automotiva

Um único LED pode substituir uma lâmpada incandescente tradicional em uma luz de teto. Com uma corrente de 50 mA, o LED fornece ~2,9 cd, suficiente para iluminar o interior de um carro pequeno. Um amplo ângulo de visão garante distribuição uniforme da luz. Um resistor de 18 Ω (para uma fonte de 12 V) limita a corrente a ~50 mA, assumindo um V_Ftípico de 2,4 V. O LED pode ser montado em uma PCB com núcleo de alumínio (MCPCB) para dissipação de calor.

Caso 2: Retroiluminação de Interruptor

Para um botão de pressão, o LED pode ser colocado atrás de um botão translúcido. Com uma corrente de acionamento mais baixa (20 mA), a intensidade (~1,5 cd) é adequada para indicação ambiente. Isso reduz o consumo de energia e a geração de calor. O pequeno encapsulamento PLCC-4 se encaixa bem em PCBs FR4 padrão.

12. Princípio de Funcionamento

O LED é uma fonte de luz semicondutora baseada no sistema de material AlGaInP (fosfeto de alumínio, gálio e índio). Quando uma polarização direta é aplicada através da junção p-n, elétrons do lado n se recombinam com lacunas do lado p na região ativa. Essa recombinação libera energia na forma de fótons (luz) com um comprimento de onda determinado pela energia de banda proibida do composto AlGaInP. Controlando cuidadosamente a composição, a emissão é sintonizada na parte vermelha do espectro (~621 nm). O encapsulamento PLCC-4 usa uma lente de silicone transparente para melhorar a extração de luz e fornecer um padrão de radiação amplo.

13. Tendências de Desenvolvimento

A tendência na iluminação interna automotiva é para maior eficiência, encapsulamentos menores e melhor consistência de cor. Os desenvolvimentos futuros podem incluir:

- Integração de múltiplos LEDs em um único encapsulamento para soluções RGB ou branco ajustável.

- Melhoria da resistência térmica através de projetos de encapsulamento avançados (por exemplo, usando leadframes metálicos ou substratos cerâmicos).

- Níveis mais altos de luminosidade para suportar displays legíveis à luz do dia.

- Tolerâncias de binning mais rigorosas, conforme exigido por sistemas de iluminação adaptativa.

- Aumento do uso de LEDs em iluminação centrada no ser humano (HCL) para controle de ambiente.

Este produto, com sua qualificação AEC-Q101 e emissão de amplo ângulo, está bem posicionado para a próxima geração de iluminação interna automotiva.